Solfangere behøver ikke å være sorte

Folk vil ha flere farger å velge mellom – også når det gjelder solfangere. Problemet er at sorte solfangere har mye høyere effektivitet enn solfangere i alle andre farger. En løsning kan være å male solfangerne med såkalt strålingsselektiv maling/coatings som motvirker utstrålingen av varme (varmetap), men malingen som finnes på markedet i dag er både dyr og til dels miljøskadelig.

I FoU-prosjektet WABASELCOAT (WAter BAsed SELective COATings for intelligent facade collectors) har vi brukt nanoteknologi for å utvikle en helt ny multi-funksjonell maling som forbedrer både effektiviteten og det visuelle uttrykket til våre polymersolfangere. At malingen også skulle oppfylle høye krav til miljø og bærekraft, og ikke minst ha en akseptabel pris, har vært en forutsetning. 

Solfangerfasade (Inaventa Solar, Oslo) malt med henholdsvis sort, rød og blå TISS -maling 
Illustrasjon: Chr. Roecker, EPFL

Større fokus på estetikk og arkitektonisk tilpasning 

Bygningsintegrerte solenergiløsninger blir stadig mer populære, ikke minst fordi det estetiske resultatet blir så mye bedre enn når solfangere monteres utenpå tak og fasader. Det er likevel ikke alle som synes at solfangere glir inn som en harmonisk del av bygningskroppen. Ofte dekker solfangerne et relativt stort areal, og får derfor betydelig innvirkning på byggets utseende. Spesielt ved fasade-integrasjon kan en stor sort flate virke dominerende. Å ha mulighet til å velge andre farger kan øke aksepten for solfangerens visuelle uttrykk.

Skreddersydd solfangermaling

Inaventa Solar har utviklet en ny solfangerteknologi som er basert på bruk av høytemperaturbestandige polymermaterialer (HPP) og som er spesielt designet for bygningsintegrasjon. Vi har gjort mange søk i markedet for å finne gode solfangermalinger/coatings til solfangerne våre, men særlig 3 forhold viste seg å være utfordrende:  

1. Eksisterende multi-funksjonelle malinger/coatings er løsemiddelbaserte
2. De fleste malinger tilbys bare i sort, og uten ytelsesforbedrende egenskaper 
3. Støv og skitt som fester seg på solfangeroverflaten reduserer effektiviteten (absorbsjonen)

Disse utfordringene ble direkte adressert i WABASELCOAT, et FoU-prosjekt initiert av National Institute of Chemistry-Ljubljana (NIC). Hovedmålet med WABASELCOAT har vært å utvikle helt nye multifunksjonelle, spektralt selektive malinger/coatings (TISS -Thickness Insensitive Spectrally Selective) i ulike farger som opprettholder, eller til og med forbedrer, effektiviteten til solfangeren. I tillegg måtte malingen være miljøvennlig, kostnadseffektiv og egnet for automatisk påføring i en industriell produksjonslinje.

National Institute of Chemistry-Ljubljana har en internasjonalt ledende posisjon innenfor forskning på fargede coatings med ytelsesfremmende egenskaper. I dette prosjektet er det gjort målrettet arbeid for å utvikle TISS-maling for polymerabsorbatorer med følgende egenskaper:

• En solabsorptans som er høyere enn 90% 
• En termisk emmitans som er lavere enn 35% 
• En levetid på mer enn 25 år
• Motstandsdyktig mot stagnasjonstemperaturer opp mot 150°C 
• Oppfylle eller overgå gjeldende sikkerhetskrav, f. eks i forhold til brennbarhet 

Farget TISS-maling på absorbatorprøver i PPS-materiale

TISS-malingen er spesialdesignet og basert på en mengde ulike organiske makromolekyler og funksjonelle tilsetningsstoffer.

“Nano-maling”

Malingen inneholder en mengde ørsmå metallflak som hindrer utstråling av varme fra solfangeren. For å ytterligere forsterke effekten av disse flakene har vi lagt inn nanopartikler som reduserer termisk emitans (varme som forsvinner) og øker akseptansen (varmen som slipper inn).

Blå og sorte metallflak (venstre) og SEM (scanning electron microscope) illustrasjon av Aquamet CP-BG 3200/60 flak (høyre)

Nanoteknologi kan også brukes til å beskytte solfangerne mot støv og skitt. En beskyttelsesfilm basert på polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) påføres den gjennomsiktige dekkplaten til solfangeren for å oppnå en selvrensende effekt. Poenget er å få overflaten til å fungere på samme måte som bladene på lotusplanten (lotuseffekten). Det vil si at man får vann, støv og skitt til å samle seg i perfekte kuler som renner av flaten i stedet for å feste seg. Dette sikrer at solstrålene som skinner inn på solfangeren ikke stoppes eller forstyrres av en skitten overflate som ville redusert solfangereffektiviteten.

Testing

Malingen (beleggene) som er utviklet i WABASELCOAT tåler de ekstreme forholdene som opptrer i en solfanger. Vi har blant annet testet fullskala solfangerabsorbatorer belagt med TISS-maling ved testanlegget til FOSS University of Cyprus. Her ble solfangeren utsatt for tørt og varmt middelhavsklima. Testene viser svært lovende resultater etter ett års full eksponering.

Det utføres også kontinuerlige akselererte aldringstester av TISS-malingen.  Disse holdbarhetstestene inkluderer direkte eksponering for UV-stråling, tørr varme, fuktighet, temperaturvariasjoner, vind og støv/skitt, og det er ikke avdekket hverken mekaniske eller optiske feil.  

Farget TISS-maling påført PPS-absorbatorer (venstre) og solfanger eksponert for tørt og varmt middelhavsklima ved testfasiliteten til FOSS University of Cyprus (høyre)

National Institute of Chemistry-Ljubljana har sendt inn en slovensk patentsøknad med tittelen "Water-based sickness insensitive spectrally selective paint coatings" for å beskytte sin innovasjon i WABASELCOAT. 

Dr. Ivan Jerman fra National Institute of Chemistry-Lubljana (til venstre) har ledet WABASELCOAT-prosjektet. (foto: Izvozniki.si)

Et FoU-prosjekt innenfor M-ERA.NET programmet 

WABASELCOAT er et FoU-prosjekt innenfor M-ERA.NET-programmet, et EU-finansiert nettverk som er etablert for å støtte og koordinere  europeiske forskningsprogrammer innenfor materialkunnskap og ingeniørfag. Prosjektet har vært i gang siden 2017 og er ledet av National Institute of Chemistry-Ljubljana (NIC). Andre prosjektpartnerene er Chemcolor, FOSS University of Cyprus (UCY) og Inaventa Solar.

Les mer:

https://www.ki.si/en/departments/d10-department-of-materials-chemistry/coating-development/projects/

06 21