Introducere
Soarele este doar unul dintre trilioanele de stele, dar este sursa de energie pentru fiecare animal cunoscut și pentru Pământul însuși. Energia solară ne poate oferi tot ce avem nevoie de la energie, adesea foarte simplu, curat și fără risc. Nu este doar electricitate, căldură și lumină pentru casele noastre, ci și combustibil pentru funcționarea mașinilor ecologice.
1. Energia solară
Împreună cu biomasa, apa și energia eoliană, radiația solară este o sursă de energie regenerabilă. Aproximativ 30% din radiația solară care cade pe Pământ este reflectată de atmosferă și alte 20% sunt absorbite. Astfel, doar 50% pătrunde pe suprafața pământului, dar este echivalentul producției a aproximativ 170 de milioane de centrale electrice din lume.
Cantitatea de lumină solară care cade pe Pământ într-un an este de până la 20.000 de ori mai mare decât consumul mondial de energie. Chiar și energia care cade pe acoperișul unei case familiale în zone sărace în radiații solare (de exemplu, nordul Europei) este de până la 10 ori mai mare decât consumul său pentru încălzirea și funcționarea aparatelor electrice.
2. Celule solare
Celulele solare sunt dispozitive electronice care utilizează efectul fotogalvanic pentru a converti lumina în tensiune electrică. Fiecare celulă produce doar o tensiune mică, deci sunt necesare seturi de celule interconectate pentru a asigura o alimentare utilizabilă de electricitate. Celulele sunt realizate din foi subțiri de material semiconductor, de obicei din silicon. Unele celule solare folosesc un alt semiconductor numit arsenid de galiu. Aceste celule sunt mai puțin puternice decât cele fabricate din silicon, dar sunt capabile să funcționeze la temperaturi mult mai ridicate. Acest lucru le face adecvate pentru utilizare în sateliți expuși la lumina puternică a soarelui în spațiu. Celulele solare alimentează majoritatea sateliților artificiali și sunt, de asemenea, utilizate pentru calculatoare electronice și ceasuri.
În 1981, avionul ușor Solar Challenger a zburat prin Canalul Mânecii, singura sursă a energiei sale fiind radiația solară. Această aeronavă mică avea aripi acoperite cu celule solare care furnizau electricitate pentru a alimenta o elice controlată electric. În Florida, SUA, există o cabină telefonică publică alimentată de un set de celule solare situate pe acoperiș.
2.1 Cuptoare solare
Într-un cuptor solar modern, razele solare sunt axate pe încălzirea alimentelor. Reflectorul curbat concentrează razele asupra alimentelor sau ambalajului acestuia. În loc de oglinzi curbate, unele cuptoare solare folosesc un set de spoturi plate orientate către locul în care se află mâncarea. Un principiu similar este utilizat în cuptoarele solare. Unul dintre aceștia se află în Mont Louis, Franța. O parte a acesteia este modelată și acoperită cu reflectoare pentru a crea o imensă oglindă curbată. În focarul din fața oglinzii este o cameră care poate încălzi razele soarelui până la 3000 de grade Celsius, care este o temperatură suficient de ridicată pentru a topi majoritatea metalelor.
2.2 Case cu încălzire solară
Toate casele sunt încălzite parțial de soare, dar unele sunt special concepute pentru a profita la maximum de această sursă de energie gratuită. În acest fel, taxele de încălzire sunt reduse semnificativ. O astfel de casă are ferestre mari pe partea laterală unde soarele strălucește la prânz și ferestre mult mai mici pe cealaltă parte, mai rece. În unele proiecte, obloanele din material termoizolant sunt închise noaptea, astfel încât căldura care a intrat în casă în timpul zilei să fie menținută la fund.
2.3 Încălzirea apei folosind panouri solare colectoare
Energia solară este folosită și în casă pentru încălzirea apei. Soarele încălzește apa care curge prin panourile plate de colectare, care funcționează ca radiatoare inversate - absorb radiații pentru a încălzi apa. Panourile sunt de obicei plasate pe acoperișul casei și rotite pentru a capta cât mai multă lumină directă a soarelui. Apa rece este pompată prin panouri și încălzită de radiația pe care panourile o absorb.
3. Energia în zonele îndepărtate
În unele zone îndepărtate, rețele mari de celule solare furnizează cea mai mare parte a energiei electrice necesare pentru administrarea gospodăriilor. Electricitatea din celule este utilizată pentru a încărca bateriile, astfel încât alimentarea este disponibilă și noaptea.
Celulele solare sunt foarte fiabile. De îndată ce sunt instalate, nu necesită practic întreținere și pot fi lăsate în funcțiune timp de câțiva ani fără inspecție. În Regatul Unit, unele faruri fără pilot sunt alimentate de celule solare. Seturile acestor articole sunt, de asemenea, utilizate pentru alimentarea unor stații meteorologice nesupravegheate, atât de-a lungul coastei, cât și în apele de coastă.
Electricitatea obținută din celulele solare nu depinde de căldură, ci de lumină. Prin urmare, este posibil să se utilizeze energia solară pentru a menține un baliz de 360 kW în funcțiune pentru aterizarea aeronavelor în pustiile înghețate din Alaska. Fișierele cu celule fotogalvanice au fost utilizate pentru a genera electricitate pentru sateliții de comunicații încă din anii 1960.