Annonse
Fornybare ressurser. Det er et problem vi står overfor hver dag enten vi er klar over det eller ikke. Med hver pumpe av et gasshåndtak, med hvert trykk på en bils gasspedal, med hver plugg på smarttelefonladere, bruker vi drivstoff. Og en dag kommer drivstoffet til å gå tom. Så hvorfor bruker vi ikke den ene energikilden som ikke går tom - solen?
Solen er en fantastisk enhet. Det gir verden nok energi til å drive hele sivilisasjonen. Det eneste problemet er hvordan fanger og utnytter vi energien? Hva er bra med en haug med gratis energi hvis vi ikke kan konvertere den til et nyttig medium? Der ligger problemet, og det er mye vanskeligere å løse enn du kanskje forestiller deg.
“Vent litt" du sier, "Vi har hatt kommersiell solenergi siden 1980-tallet!”Og du ville ha rett i å si det. Problemet er imidlertid ikke inne hvordan å konvertere solens energi til strøm. Vi vet allerede hvordan vi gjør det - bare ikke på et nivå som kan forbrukes masse. For å forstå grensene for solenergi, må vi vite hvordan solcellepaneler fungerer.
Så bli med meg når jeg graver inn i solenergiens indre virkning. La oss se nærmere på prosessen som er involvert i å transformere sollys til en levedyktig drivstoffkilde.
Solenergi begynner, som du forventer, med solen. Den gigantiske ildkulen som henger på himmelen er den perfekte energikilden. I motsetning til kull tetter ikke solen opp atmosfæren vår med karbondioksid. Det er lett tilgjengelig slik at vi ikke trenger å bore verden rundt. Å jobbe med solenergi utgjør ingen trussel for mennesker (bortsett fra kanskje for en og annen solbrenthet).
Og mest av alt er solenergi gratis. Bortsett fra å bygge de faktiske reseptorene og vedlikeholde utstyret, har solenergi ingen kostnader forbundet med det.
Så hvordan fungerer det hele?
Energi er rundt oss i forskjellige former. Lys er energi. Varme er energi. Bevegelse er energi. Stillhet er (potensiell) energi. Solen avgir en enorm mengde lys og målet vårt er å konvertere den lysenergien til noe vi kan bruke, nemlig elektrisk energi.
I de fleste tilfeller, når lys treffer et objekt, konverteres det til varmeenergi. Tenk tilbake på ditt siste strandbesøk. Når du satt ute i solen, ble huden din varm. Det er et enkelt faktum i livet som vi alle har opplevd. Men det finnes visse materialer som konverterer lys til andre energier enn varme. Silisium er et av disse materialene.
Når lys treffer silisium, forsvinner det ikke som varme. I stedet hopper elektronene i silisiummolekylet rundt og produserer en elektrisk strøm. For å kunne bruke silisium på denne måten, trenger du imidlertid store silisiumkrystaller som er store nok til å produsere merkbare mengder strøm.
Eldre versjoner av solteknologi brukte silisiumkrystaller. Som det viste seg, var denne metoden for sollyskonvertering ikke veldig gjennomførbar fordi store silisiumkrystaller er vanskelige å dyrke. Når noe er vanskelig, forblir prisen på det høyt. Hvis prisen holder seg høy, blir utbredt bruk usannsynlig.
I dag bruker solteknologi et annet materiale. Dette nye materialet er sammensatt av kobber, indium, gallium og selen og heter passende kobber-indium-gallium-selenid, eller CIGS. I motsetning til silisium, er krystallene laget av CIGS mindre og billigere, men de er mye mer ineffektive enn silisium når det gjelder konvertering av sollys.
Og det er der vi er i dag. Solenergi står for veldig lite av verdens energiproduksjon, og det vil forbli slik til forskere enten finne et nytt materiale som fungerer så vel som silisium eller oppdage en metode for billig produksjon av stort silisium krystaller.
Så ineffektive som solcellepaneler er akkurat nå, det er noen få metoder som brukes for å forbedre fangst og lagring av solenergi. En måte er å bruke et batteri som lagrer energien, noe som tillater forbruk når det ikke er sol – om natten og under overskyede dager. En annen måte er å bruke en heliostat.
Hva er en heliostat? Du kan tenke på det som et stort speil (eller mange speil) festet til en roterende stolpe eller plattform (eller mange stolper og plattformer). I motsetning til solcellepaneler, absorberer ikke heliostater solen direkte; i stedet bruker de speil for å omdirigere solens lys og sikte det mot stasjonære solcellepaneler for absorpsjon.
Heliostatistikk kontrolleres stort sett av datamaskiner. Disse datamaskinene mates visse data (plasseringen av heliostat, solcellerens plassering) panel, klokkeslett og dato) og dataene knuses til datamaskinen kan beregne solens plassering i himmel. Når det er gjort, justerer datamaskinen speilets vinkel slik at solens lys spretter ut av det og treffer målet solcellepanel.
Den største fordelen med heliostaten er at et mangfold av dem kan arrangeres for å være rettet mot en enkelt solreseptor. Selv om et solcellepanel normalt bare får en viss dekning av sollys, kan en ordning med heliostater dramatisk forsterke lysmengden som konverteres.
Men selv med heliostatikk har solenergi fortsatt en lang vei å gå før den kan brukes i en utbredt skala. Hvis det ikke var for problemet med konvertering sollys, solenergi ville være det mest fornybare, rimeligste og mest sunne drivstoffet for miljøet for vår sivilisasjon. Det vil si til solen eksploderer.
Bildekreditt: Solpanelillustrasjon Via Shutterstock, Solar Panel Photo Via Shutterstock
Joel Lee har en B.S. innen informatikk og over seks års profesjonell skriveerfaring. Han er sjefredaktør for MakeUseOf.
