Energia solară

Soarele este doar una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţeleor vii de pe întregul Pământ. Energia solară care ajunge pe Pamânt în 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie pe un an întreg a întregi omeniri.

          Omul utilizează într-o aşa măsură combustibilul pe bază de materie fosilizată – petrolul şi cărbunele – încât rezervele se vor epuiza în a doua parte a secolului următor. Mai demult s-a crezut că centrala atomică este o soluţie alternativă, dar gradul său de periculozitate este demonstrat de catastrofa nucleară de la Cernobâl, din 1986. S-a demonstrat că dintre sursele de energie care ar putea înlocui combustibilii fosili, 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  această cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitarea celor mai mari centrale.

În 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. În 200 î.e.n. ei şi chinezii foloseau oglinzi concave în acest scop.

În 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 direct 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 oglindă, astfel încât totalitatea lor să formeze o uriaşă oglindă concavă. Camera de incălzire din focar se poate încălzi până la 3000ºC – la această temperatură se topesc majoritarea metalelor.

Clădiri încălzite de soare

Înrt-o oarecare măsură orice casă este încălzită de soare, dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi mai bine această sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele solare la amiază, şi pe partea mai răcoroasă mai mici . În multe locuri se montează obloane sau jaluzele, 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. 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 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 acoprereau aripile generau suficient curent pentru a roti la o turaţie corespunzătoare elicea.

Curent fără reţea de transport la distanţă

În 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 unori 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 supraveghere. În Marea Britanie panourile solare furnizează energia electrică pentru farurile fără personal. Un rol asemănător îndeplinesc şi 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 în mijlocul unei pustietăţi îngheţate 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 anului. Aceasta va fi echipată cu opt panouri solare, asemănătoare unor aripi, care vor transfoma lumina solară într-o putere de 75 KW.

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  dr. 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 vor fi transmise spre staţii de recepţie terestre. Aici s-ar realiza transformarea microundelor în energie electrică. Potrivit Biroului European pentru Navigaţie Cosmică, 40 de SPS-uri ar acoperi un sfret 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 de metal. Cu toate acestea mulţi savanţi sunt convinşi că marea parte a energiei va fi furnizată în viitor de centralele cosmice.