Solárna energia

Úvod

Slnko je iba jednou z biliónov hviezd, pritom je však zdrojom energie každého známeho živočícha a samotnej Zeme. Slnečná energia nám dokáže poskytnúť všetko, čo od energie požadujeme a to často veľmi jednoducho, čisto a bez rizika. Nie je to len elektrina, teplo a svetlo pre naše domovy, ale aj palivo na prevádzku ekologicky čistých automobilov.

1. Slnečná energia

Slnečné žiarenie patrí spolu s biomasou, vodnou a veternou energiou k obnoviteľným zdrojom energie. Približne 30 % slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem je odrazených atmosférou a ďalších 20 % je pohltených. Iba 50 % teda prenikne k zemskému povrchu, je to však ekvivalent výkonu zhruba 170 miliónov najväčších elektrární na svete.

Množstvo slnečného žiarenia dopadajúce na Zem za jeden rok je až 20 tisíc krát väčšie, ako je celosvetová spotreba energie. Dokonca aj energia dopadajúca na strechu rodinného domu v oblastiach chudobných na slnečné žiarenie (napr. severná Európa) je až 10-krát vyššia ako je jeho spotreba na vykurovanie a prevádzku elektrospotrebičov.

2. Solárne články

Solárne články sú elektronické zariadenia, ktoré využívajú fotogalvanický efekt, aby premenili svetlo na elektrické napätie. Každý článok produkuje len malé napätie, preto sú na zaistenie využiteľnej dodávky elektriny potrebné súbory prepojených článkov. Články sú vyrobené z tenkých plátkov polovodivého materiálu, obvykle silikónu. U niektorých solárnych článkov sa využíva iný polovodič, zvaný gáliový arzenid. Tieto články sú menej výkonné než tie zo silikónu, ale sú schopné fungovať v oveľa vyšších teplotách. Vďaka tomu sú vhodné na použitie v satelitoch vystavených silným slnečným lúčom vo vesmíre. Solárne články poháňajú väčšinu umelých satelitov a používajú sa tiež pre elektronické kalkulačky a hodinky.

V roku 1981 preletelo ľahké lietadlo Solar Challenger kanál La Manche, pričom jediným zdrojom jeho energie bolo slnečné žiarenie. Toto malé lietadlo malo krídla pokryté solárnymi článkami, ktoré zaisťovali elektrinu pre poháňanie elektricky riadenej vrtule. Na Floride, v USA, existuje verejná telefónna búdka poháňaná súborom solárnych článkov umiestnených na streche.

2.1 Solárne pece

V modernej solárnej peci sú slnečné lúče sústredené na ohrievanie jedla. Zakrivený reflektor zameriava lúče na jedlo alebo jeho obal. Namiesto zakrivených zrkadiel využívajú niektoré solárne pece sadu plochých reflektorov nasmerovaných k miestu kde sa nachádza jedlo. Podobný princíp sa využíva v solárnych peciach. Jedna taká sa nachádza vo Francúzsku v Mont Louis. Jedna jej strana je vytvarovaná a pokrytá reflektormi tak, aby vytvárala obrovské zakrivené zrkadlo. V ohnisku pred zrkadlom je komora, ktorú môže slnečné žiarenie rozohriať až na 3000 stupňov Celzia, čo je teplota dostatočne vysoká k roztaveniu väčšiny kovov.

2.2 Solárne vyhrievané domy

Všetky domy sú čiastočne vyhrievané slnkom, ale niektoré sú špeciálne navrhnuté tak, aby čo najviac využívali tento zdroj bezplatnej energie. Týmto spôsobom sa podstatne zredukujú poplatky za kúrenie. Takýto dom má veľké okná na strane, kde svieti slnko na poludnie a oveľa menšie okná na druhej, chladnejšej strane. U niektorých projektov sú okenice, vyrobené z tepelne izolačného materiálu, v noci zatvorené, takže umožňujú, aby sa teplo, ktoré behom dňa do domu vošlo, dnu udržalo.

2.3 Ohrev vody pomocou zberných solárnych panelov

Slnečná energia sa ďalej v domácnosti využíva na ohrievanie vody. Slnko ohrieva vodu pretekajúcu plochými zbernými panelmi, ktoré pracujú ako obrátené radiátory - absorbujú žiarenie pre ohrev vody. Panely sú zvyčajne umiestnené na streche domu a natočené tak, aby zachytili čo najviac priameho slnečného žiarenia. Studená voda sa pumpuje panelmi a ohrieva žiarením, ktoré panely absorbujú.

3. Energia v odľahlých oblastiach

V niektorých odľahlých oblastiach zaisťujú veľké súbory solárnych článkov väčšinu elektriny potrebnej pre chod domácností. Elektrina z článkov sa využíva k nabíjaniu batérií, takže zásoba je k dispozícii i v noci.

Solárne články sú veľmi spoľahlivé. Ako náhle sú inštalované nepotrebujú v podstate žiadnu údržbu a môžu byť ponechané v chode niekoľko rokov bez kontroly. V Spojenom kráľovstve sú solárnymi článkami poháňané niektoré ľuďmi neobsluhované majáky. Súbory týchto článkov sa tiež využívajú na pohon niektorých neobsluhovaných meteorologických staníc, ako pozdĺž pobrežia, tak v pobrežných vodách.

Elektrická energia získaná zo solárnych článkov nie je závislá na teple, ale na svetle. Preto je možné prostredníctvom solárnej energie udržiavať v chode maják s výkonom 360 kW pre pristávanie lietadiel na zmrznutých pustatinách Aljašky. Súbory fotogalvanických článkov sa od 60. rokov používajú k výrobe elektrickej energie pre komunikačné satelity.