Energija budućnosti, kako danas djeluju solarni paneli i heliostati?

Obnovljivi izvori. Problem je s kojim se svakodnevno susrećemo bez obzira shvaćamo li to ili ne. Sa svakom pumpom plinske ručice, svakim pritiskom na akcelerator automobila, sa svim utičnicama naših punjača za pametne telefone trošimo gorivo. I jednog dana će nestati tog goriva. Pa zašto ne bismo koristili jedan izvor energije koji nam neće ponestati - sunce?

Sunce je veličanstvena cjelina. Ona pruža svijetu dovoljno energije da napaja cijelu civilizaciju. Jedini problem je kako iskoristiti i iskoristiti tu energiju? Kakva je korist gomila besplatne energije ako je ne možemo pretvoriti u koristan medij? U tome leži problem, a to je mnogo teže riješiti nego što možete zamisliti.

“Pričekaj minutu” Ti kažeš, “imali smo komercijalnu solarnu struju od 1980-ih!” I bili biste u pravu kad to kažete. Međutim, problem nije u tome kako pretvoriti sunčevu energiju u električnu energiju. To već znamo kako to učiniti - samo ne na razini koja se može masovno konzumirati. Da bismo razumjeli granice solarne energije, moramo znati kako djeluju solarni paneli.

Pridružite mi se dok ja kopam u unutarnjem djelovanju solarne energije. Pogledajmo bliže proces procesa pretvaranja sunčeve svjetlosti u održiv izvor goriva.

Sunčeva energija započinje, kao što biste i očekivali, sa suncem. Ta divovska vatrena kugla koja visi na nebu savršen je izvor energije. Za razliku od ugljena, sunce ne začepljuje našu atmosferu ugljičnim dioksidom. Lako je dostupan tako da ne moramo ići na bušenje širom svijeta. Rad sa solarnom energijom ne predstavlja prijetnju za ljude (osim možda za povremene sunčane opekline).

I najviše od svega, solarna energija je besplatna. Osim što gradi stvarne receptore i održava opremu, solarna energija nema nikakve troškove povezane s tim.

Pa kako to sve radi?

Energija je svuda oko nas u različitim oblicima. Svjetlost je energija. Toplina je energija. Kretanje je energija. Tihost je (potencijalna) energija. Sunce odašilje ogromnu količinu svjetlosti i naš je cilj pretvoriti tu svjetlosnu energiju u nešto što možemo koristiti, naime električnu energiju.

U većini slučajeva, kada svjetlost pogodi objekt, pretvara se u toplinsku energiju. Prisjetite se svog posljednjeg posjeta plaži. Dok ste sjedili na suncu, koža vam je postajala vruća. To je jednostavna životna činjenica koju smo svi iskusili. Ali postoje određeni materijali koji svjetlost pretvaraju u energije koje nisu toplina. Silicij je jedan od tih materijala.

Kad svjetlost udari u silicij, ne rasipa se kao toplina. Umjesto toga, elektroni u molekuli silicija skakuću okolo krećući se, proizvodeći električnu struju. Da biste na taj način iskoristili silicij, potrebni su vam silicijski kristali koji su dovoljno veliki da proizvedu primjetne količine električne energije.

Starije verzije solarne tehnologije koristile su se silikonski kristali. Kako se ispostavilo, ova metoda pretvorbe sunčeve svjetlosti nije bila baš izvediva, jer je velike kristale silicijuma teško uzgajati. Kad je nešto teško, cijena toga ostaje visoka. Ako cijena ostane visoka, raširena uporaba postaje malo vjerojatna.

U današnje vrijeme solarna tehnologija koristi drugačiji materijal. Ovaj novi materijal sastoji se od bakra, indija, galija i selena i pod nazivom je bakar-indijum-galij-selenid, ili CIGS. Za razliku od silikona, kristali napravljeni od CIGS-a su manji i jeftiniji, ali su mnogo neučinkovitiji od silicija u pretvaranju sunčeve svjetlosti.

I tu smo danas. Solarna električna energija čini vrlo malo svjetske proizvodnje energije, a tako će i ostati sve dok znanstvenici ili ne pronađu novi materijal koji djeluje kao i silicij ili ne otkriju metodu jeftine proizvodnje velikih kristalnih silicija..

Kao što su solarni paneli trenutno neučinkoviti, postoji nekoliko metoda koje se koriste za poboljšanje zauzimanja i skladištenja solarne električne energije. Jedan od načina je upotreba baterije koja pohranjuje energiju, omogućavajući potrošnju kada nema sunca noću i za vrijeme oblačnih dana. Drugi način je upotreba heliostata.

Što je heliostat? Možete to smatrati velikim zrcalom (ili mnogim ogledalima) pričvršćenim na rotirajućem stupu ili platformi (ili mnogim polovima i platformama). Za razliku od solarnih panela, heliostati ne apsorbiraju izravno sunce; umjesto toga, oni koriste ogledala za preusmjeravanje sunčeve svjetlosti i ciljaju je na stacionarne solarne ploče radi apsorpcije.

Heliostati uglavnom upravljaju računalima. Ovim računalima se unose određeni dijelovi podataka (mjesto heliostata, mjesto solarne ploče, vrijeme i datum) i podaci se krče dok računalo ne može izračunati položaj sunca na nebu. Kad to učini, računalo prilagođava kut ogledala tako da sunčevo svjetlo odbija od njega i pogađa ciljni solarni panel.

Najveća je korist heliostata ta što se mnoštvo njih može organizirati tako da bude usmjereno na jedan solarni receptor. Dok obično solarna ploča može dobiti samo izvjesnu pokrivenost sunčevom svjetlošću, raspored heliostata može drastično pojačati količinu svjetlosti koja se pretvara.

Ali čak i sa heliostatima, solarna energija još uvijek mora prijeći dug put prije nego što se može koristiti u širokoj mjeri. Da nije bilo problema za pretvaranje stvarna sunčeva svjetlost, solarna bi energija bila naj obnovljivije, najpristupačnije i najzdravije gorivo za okoliš za našu civilizaciju. Odnosno, sve dok sunce ne eksplodira.

Kreditna slika: Ilustracija solarne ploče putem Shutterstoka, Fotografija solarne ploče putem Shutterstocka