Hva er fremtiden for solenergi?

På 2000-tallet har solenergi allerede blitt en del av dagliglivet. Fra soloppvarmede svømmebassenger til soldrevne hjem, det er mange eksempler som viser den nyttige bruken av solens rene, trygge, bærekraftige kraft. Når bekymring vokser over effektene av forbrenning av fossilt brensel, og muligheten for å ta ut ikke-fornybare energikilder, ser fremtiden til solenergi lys ut. Fra 2013 er teknologien ikke uten problemer, og hittil har applikasjoner stort sett vært relativt liten, men det foregår mye forskning på dette området, og det har skjedd en rekke meget lovende utviklinger.

Utnyttelse av solenergi

Sola er potensielt en enorm kilde til fornybar, ren energi. Noen anslår at sollys kunne produsere 10.000 ganger så mye strøm som Jorden brukte ved begynnelsen av det 21. århundre. Imidlertid er det store teknologiske utfordringer å møte når man utnytter den energien effektivt. Det er en rekke forskjellige teknologier tilgjengelige, og under utvikling, som bruker sollys for å gi strøm.

Sollys kan bare brukes til å varme opp vann som deretter brukes til å gi sentralvarme til hjemmet. Alternativt kan den brukes til å generere strøm ved hjelp av solcelleanlegg (PV) -celler. En tredje metode er å konsentrere sollys på et mål for å generere varme, som kan brukes direkte til industrielle formål, eller til å levere strøm.

Solcellepaneler

Disse panelene er avhengige av den fotoelektriske effekten, der visse stoffer produserer en liten elektrisk strøm når de blir utsatt for lys. Fotovoltaiske celler er konstruert for å utnytte denne effekten, og solcellepaneler består av store matriser av disse enhetene som er posisjonert for å motta så mye sollys som mulig. Sammen kan de generere betydelige mengder strøm. Selv om de fra 2013 er relativt ineffektive, har de normalt veldig lave drifts- og vedlikeholdskostnader, og kan være svært effektive når det gjelder strøm til hjemmet. Det foregår mye forskning for å forbedre effektiviteten og konstruere celler fra billigere materialer.

De fleste solcellepaneler består av krystallinske silisium-PV-celler, som er 18-24% effektive til å konvertere sollys til strøm. En rekke alternativer er imidlertid under utredning. Tynne filmceller kan være laget av en rekke materialer. Selv om disse for tiden er mindre effektive enn standard PV-celler, er de lette, fleksible og billigere å produsere. Multijunksjonsceller kan oppnå en effektivitet på mer enn 43%. De er strukturert slik at forskjellige deler av cellen er innstilt for å fange opp sollys på spesifikke bølgelengdeområder, i stedet for å ha en enkelt reseptor som går glipp av en del av den tilgjengelige energien.

Et annet lovende område er den fargestoffsensibiliserte solcellen (DSSC), noen ganger kalt Gratzel-cellen, etter Michael Gratzel, som først utviklet den på 1990-tallet. Disse bruker et fargestoff for å fange opp solenergi og produsere en strøm av elektroner, som etterfylles via et flytende elektrolyttlag under. Selv om de potensielt er billige å produsere, er de bare rundt 12% effektive, og det er problemer med holdbarhet som kan påvirke kommersiell bruk. For eksempel kan væsken fryse under kalde forhold, eller utvide seg når den er varm, og kan lekke. Forskere har utviklet en versjon av cellen der den plagsomme flytende elektrolytten erstattes med et solid materiale, og åpner for billige og holdbare solcellepaneler.

I tillegg til utvikling av billigere og mer effektive solcelleceller, ligger en viktig del av solenergiens fremtid i bygging av nye bygninger og ettermontering av mange eldre. Noen eksperter spår at de fleste, om ikke alle, nye bygninger vil ha solcellepaneler installert på tak. Siden disse også er enkle å montere, kan mange eldre bygninger motta oppgraderinger for å kjøre på strøm fra solen. Eksperter og miljøvernere håper at bygging av grønn energi vil bli oppmuntret av myndighetene gjennom sjenerøse skatteinsentiver, unntak og tilskudd til alternativ energibruk.

Solcellepaneler på et tak kan i noen områder skaffe alle eller de fleste av hjemmets energibehov. I tilfeller der folk bor i flere etasjer, er mengden takplass imidlertid veldig liten sammenlignet med antall hjem. Selv om små, individuelle applikasjoner kan ta noe av belastningen fra det elektriske nettet, hvis solen skal gi strøm og behov fra byer og næringer, må fremtiden ligge i store solenergidrevne elektrisitetsstasjoner.

Det største problemet med utnyttelse av solenergi ved bruk av PV-celler er plassen som kreves for å bygge kraftverkene. Et anlegg består av tusenvis av solcellepaneler, ikke ulikt de som for tiden er installert i alternative energihjem. På grunn av dette krever de et gjennomgående solfylt område og en betydelig mengde plass. For øyeblikket dekker en av de største kraftstasjonene i verden mer enn 16,9 km ² og skaper nok strøm til å drive rundt 200 000 hjem. Noen eksperter antyder at for å skaffe strøm til hele USA, ville det være nødvendig med et område på omtrent 160 km per side, sannsynligvis et sted i ørkenklimaet i det amerikanske sørvest.

Alternativer til solpaneler

Det finnes en rekke andre muligheter for storstilt utnyttelse av solens kraft. Et eksempel er konsentrasjon av solkraft (CSP) teknologi. I stedet for å generere strøm direkte, konsentrerer disse sollys til å varme opp vann, og gir damp for å drive en turbin som produserer strøm akkurat som et vanlig kraftverk. De kan bestå av matriser av parabolske speil som fokuserer sollys på et lineært rør fylt med væske. Alternativt kan varme fra solen være fokusert av et parabolsk speil for å varme opp en væske som driver en Stirling-motor, som gir den mekaniske energien for strømproduksjon.

Et annet velprøvd system er "krafttårnet", der en rekke solsporende flate speil fokuserer varmen fra solen på en beholder med væske som brukes til å gi damp til en generator. En rekke anlegg er i drift og produserer 10-20 megawatt strøm. Fremtidige planter kan levere opptil 200 megawatt.

Fremtiden

En oppmuntrende trend knyttet til fremtiden til solenergi er at mange av verdens største innovatører velger å fokusere talentene og midlene sine på å forbedre alternativ energiteknologi. Mange tildelingsordninger - finansiert av forskjellige regjeringer over hele verden - fokuserer på å skaffe solkraft økonomisk og i stor skala. I mange land får innbyggerne økonomiske insentiver for å bytte til “grønne” energikilder og installere sine egne solcellepaneler.

Selv om det fra 2013 er mange oppmuntrende tegn på at myndighetene erkjenner behovet for alternative energikilder, og fremmer forskning om solenergi, ligger svaret delvis i hendene på verdens borgere. Hva vanlige borgere velger å kjøpe og støtte vil påvirke fremtidens trender. Ved å installere solcellepaneler, donere til forskningsorganisasjoner som er involvert i alternative energier, ta en universitetsgrad i et beslektet fag, og stemme for tiltak som fremmer alternativ energiutvikling, kan hvem som helst ha en mening om fremtiden til solenergi.