Energia solara

Soarele este doar una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe întregul Pământ. Energia solară care ajunge pe Pământ în 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie pe un an a întregii omeniri.Omul utilizează într-o aşa măsură combustibilul pe bază de materie fosilizata – petrolul şi cărbunele – încât rezervele se vor epuiza în a doua parte a secolului viitor. 

Mai demult s-a crezut că centrala atomică este o soluţie alternativă, dar gradul său de periculozitate este demonstrat de catastrofa nucleara de la Cernobâl, din 1986. S-a demonstrat că dintre sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, energia solară oferă siguranţa şi acurateţea cea mai mare.

Radiaţia solară

Atmosfera reflectă aproximativ 30% şi absoarbe 20% din radiaţia solară; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50 % din ea. Chiar şi aşa însă această cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale. In zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufişurilor, focul izbucnind datorită focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comportă ca nişte lentile optice. Grecii au utilizat energia solară încă din 400 î.e.n pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticlă pline cu apă. In 200 î.e.n. ei şi chinezii foloseau oglinzi concave în acest scop.
In cuptorul solar modern, lumina solară este folosită pentru a găti, o oglindă concavă (reflectorul) focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. în unele cuptoare solare în loc de oglindă concavă se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente.
Pe aceeaşi idee se bazează şi funcţionarea furnalului solar. în Mont Luis, Franţa, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, cu o latură acoperită de oglinzi, astfel încât totalitatea lor să formeze o uriaşă oglindă concavă. Camera de încălzire din focar se poate încălzi până la 3000°C – la această temperatură se topesc majoritatea metalelor.

Clădiri încălzite de soare

Intr-o oarecare măsură orice casă este încălzită de soare, dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi cât mai bine această sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele soarelui la amiază, şi pe partea mai răcoroasă, mai mici. în multe locuri se monteză obloane sau jaluzele, confecţionate din material izolam termic, care se închid noaptea, astfel se păstrează căldura primită în timpul zilei. Aceasta se numeşte folosirea pasivă a energiei solare.
în multe gospodării, energia solară se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui încălzeşte apa rece care curge prin panourile plate şi închise, numite colectoare. Acestea funcţionează ca nişte radiatoare inverse, absorb căldura pentru a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care să permită absorbirea unei cantităţi cât mai mari de energie.

Bateriile solare

Bateriile solare sunt nişte instrumente electronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. într-o fotocelulă se generează o tensiune mică, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule în serie, pentru ca bateria solară să se poată folosi ca sursă de energie. Fotocelulele sunt nişte plăci subţiri din materiale semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu. care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au randamentul mai scăzut, dar sunt funcţionale şi la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiei solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţionează cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor şi a majorităţii ceasurilor cu quartz.
Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mânecii având ca singură sursă de energie lumina soarelui. Panourile solare care îi acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turaţie corespunzătoare elicea.

Curent fără reţea de transport la distanţă

In locurile mai greu accesibile, mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodării este furnizată de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosită pentru încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrică nu se întrerupe odată cu lăsarea serii.
Bateriile solare oferă o siguranţă mare. Odată montate, aproape nu necesită revizie în continuare. Ani întregi pot funcţiona fără nici o supraveghere. în Marea Britanie panourile solare furnizează energia electrică pentru farurile fără personal. Un rol asemănător îndeplinesc şi în staţiile ce urmăresc evoluţia vremii în larg, pe mare şi pe ţărm.
Pentru a genera curent fotocelulele necesită lumină, nu căldură, de aceea poate funcţiona farul de 360 KW al unei piste de aterizare in mijlocul unei pustietati inghetate din Alaska. încă din anii ‘60, sateliţii artificiali de comunicaţii sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansată este staţia cosmică Freedom, care va fi lansată pe orbită în jurul Pământului probabil la sfârşitul secolului. Aceasta va fi echipată cu opt panouri solare, asemănătoare unor aripi, care vor transforma lumina solară într-o putere electrică de 75KW.

Dacă se va realiza proiectul măreţ al inginerului american dr. Peter Glaser, în secolul XXI un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrică necesară omenirii. După concepţia Doctorului Glaser, în jurul Pământului s-ar roti o flotă de 40 de sateliţi (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiaţia solară. Energia generată în fotocelule va fi transformată în microunde şi acestea ar fi transmise spre staţii de recepţie terestre. Aici s-ar realiza retransformarea microundelor în energie electrică. Potrivit Biroului European pentru Navigaţie Cosmică, 40 de SPS-uri ar acoperi un sfert din necesarul energiei electrice al Uniunii Europene în jurul anului 2040.
Există însă o problemă: această radiaţie, de microunde, de putere mare ar arde orice pasăre sau om întâlnit în cale, care nu s-ar afla într-o aeronavă din metal. Cu toate acestea mulţi savanţi sunt extrem de convinşi că marea parte a energiei va fi furnizată în viitor de centralele cosmice.

Comments

comments