reklama
Obnovitelné zdroje. Je to problém, kterému čelíme každý den, ať si to uvědomíme nebo ne. S každou pumpou plynové kliky, s každým stisknutím akcelerátoru automobilu, s každou zástrčkou nabíječek našich smartphonů spotřebováváme palivo. A jednoho dne dojde palivo. Tak proč nepoužíváme jediný zdroj energie, který nevybije - slunce?
Slunce je nádherná bytost. Poskytuje světu dostatek energie k napájení celé civilizace. Jediným problémem je, jak tuto energii zachytíme a využijeme? K čemu je hromada volné energie, pokud ji nemůžeme převést na užitečné médium? V tom spočívá problém a je mnohem obtížnější ho vyřešit, než si dokážete představit.
“Počkej chvíli" říkáš, "máme komerční solární elektřinu od 80. let!"A měli byste pravdu, když to říkáte." Problém však není jak přeměnit sluneční energii na elektřinu. Už víme, jak to udělat - prostě ne na úrovni, která může být spotřebována hromadně. Abychom porozuměli limitům sluneční energie, musíme vědět, jak solární panely fungují.
Připojte se tedy ke mně, když jsem kopal do vnitřního fungování sluneční energie. Pojďme se blíže podívat na proces přeměny slunečního světla na životaschopný zdroj paliva.
Sluneční energie začíná, jak byste očekávali. Obří ohnivá koule, která visí na obloze, je dokonalým zdrojem energie. Na rozdíl od uhlí slunce neusazuje naši atmosféru oxidem uhličitým. Je snadno přístupný, takže nemusíme vrtat po celém světě. Práce se sluneční energií nepředstavuje pro člověka žádnou hrozbu (s výjimkou možná občasného spálení sluncem).
A hlavně, sluneční energie je zdarma. Kromě budování skutečných receptorů a údržby zařízení nemá sluneční energie na to žádné náklady.
Jak to tedy funguje?
Energie je všude kolem nás v různých formách. Světlo je energie. Teplo je energie. Pohyb je energie. Ticho je (potenciální) energie. Slunce vydává obrovské množství světla a naším cílem je přeměnit tuto světelnou energii na něco, co můžeme použít, jmenovitě elektrickou energii.
Ve většině případů, když světlo dopadne na objekt, je přeměněno na tepelnou energii. Vzpomeňte si na svou poslední návštěvu na pláži. Když jste seděli na slunci, vaše pokožka byla horká. Je to jednoduchá skutečnost života, kterou jsme všichni prožili. Existují však určité materiály, které přeměňují světlo na jiné energie než teplo. Křemík je jedním z těchto materiálů.
Když světlo zasáhne křemík, nerozpouští se jako teplo. Místo toho se elektrony v molekule křemíku skákají kolem a vytvářejí elektrický proud. K použití křemíku tímto způsobem však potřebujete velké křemíkové krystaly, které jsou dostatečně velké, aby produkovaly znatelné množství elektřiny.
Starší verze solární technologie používaly křemíkové krystaly. Jak se ukázalo, tento způsob přeměny slunečního světla nebyl příliš proveditelný, protože velké krystaly křemíku je obtížné pěstovat. Když je něco obtížné, cena za to zůstává vysoká. Pokud cena zůstane vysoká, je rozšířené používání nepravděpodobné.
Solární technologie dnes používá jiný materiál. Tento nový materiál je složen z mědi, india, galia a selenu a je vhodně pojmenován měď-indium-gallium-selenid nebo CIGS. Na rozdíl od křemíku jsou krystaly vyrobené z CIGS menší a levnější, ale při přeměně slunečního světla jsou mnohem účinnější než křemík.
A tady jsme dnes. Solární elektřina představuje jen velmi malou část světové produkce energie a zůstane tak až do doby, než budou vědci buď najdete nový materiál, který funguje stejně jako křemík, nebo objevte metodu levně vyrábějící velký křemík krystaly.
Vzhledem k tomu, že solární panely jsou nyní neefektivní, existuje několik metod, které se používají ke zlepšení zachycování a ukládání sluneční energie. Jedním ze způsobů je použití baterie, která uchovává energii a umožňuje spotřebu, když není slunce - v noci a během oblačných dnů. Dalším způsobem je použití heliostatu.
Co je to heliostat? Můžete to považovat za velké zrcadlo (nebo mnoho zrcadel) připojené k otočné tyči nebo plošině (nebo mnoha tyčím a platformám). Na rozdíl od solárních panelů heliostaty neabsorbují přímo slunce; místo toho používají zrcadla k přesměrování slunečního světla a namíří jej na stacionární solární panely pro absorpci.
Heliostaty jsou většinou ovládány počítači. Tyto počítače jsou napájeny určitými částmi dat (umístění heliostatu, umístění solární energie) čas a datum) a data jsou zkrácena, dokud počítač nedokáže vypočítat polohu slunce na nebe. Jakmile to bude hotovo, počítač upraví úhel zrcadla tak, aby se sluneční světlo odrazilo a dopadlo na cílový solární panel.
Největší výhodou heliostatu je to, že mnoho z nich může být uspořádáno tak, aby byly zaměřeny na jediný sluneční receptor. Zatímco za normálních okolností může solární panel přijímat pouze určité množství slunečního světla, uspořádání heliostatů může drasticky zesílit množství převáděného světla.
Ale i s heliostaty má sluneční energie ještě dlouhou cestu, než ji bude možné využívat v širokém měřítku. Pokud to nebylo pro problém konverze skutečné sluneční světlo, sluneční energie by pro naši civilizaci byly nejvíce obnovitelným, nejdostupnějším a nejzdravějším palivem pro naši civilizaci. To znamená, dokud slunce nevybuchne.
Obrázek Kredit: Ilustrace solárního panelu prostřednictvím Shutterstock, Foto solárního panelu prostřednictvím Shutterstocku
Joel Lee má B.S. v oblasti informatiky a více než šest let praxe v psaní. Je šéfredaktorem MakeUseOf.