Różne oblicza energetyki słonecznej

Znaczenie fotowoltaiki

Niezmiennie rośnie popularność instalacji fotowoltaicznych -- niemalże każdy wie już, jak wyglądają i do czego służą. Coraz większa dostępność, unowocześnienia technologii oraz rokrocznie spadające ceny działają zachęcająco do inwestowania w tego rodzaju instalacje. Jest to bowiem nie tylko powód znacznych oszczędności w rachunkach za prąd, lecz także często źródło dochodu. Coraz większy udział elektrowni fotowoltaicznych, a także rozwijanie towarzyszącym im magazynów energii powoduje, że odgrywają one duże znaczenie w transformacji energetycznej wielu państw. Jakie jeszcze technologie wykorzystują promienie słoneczne do produkcji energii?

Zjawisko fototermiczne

Ciekawym rozwiązaniem jest wykorzystanie ciepła, które dostarcza promieniowanie słoneczne. Doskonałym przykładem technologii opierającej na tej właściwości są tzw. wieże słoneczne. Konstrukcja takich elektrowni składa się z wielu heliostatów, czyli inaczej mówiąc luster, które skupiają promienie słoneczne w jeden punkt na wysokiej wieży. W tym miejscu energia cieplna kumuluje się i ogrzewa zlokalizowany w wieży zbiornik z wodą. Prowadzi to do ogrzania się wody, a następnie jej parowania. W takiej postaci jest ona źródłem niezbędnego ciśnienia roboczego. W ten sposób wprawiane są w ruch turbiny parowe, które przy pomocy generatora produkują prąd. Istnieją również konstrukcje z turbinami napędzanymi rozgrzanym powietrzem, lecz produktem jest zawsze to samo – czyli czysta energia elektryczna. Inny pomysł na zastosowanie energii słonecznej i światła odbitego można zaobserwować w polskim startupie, w którym planowane jest wykorzystanie mocy zwierciadła. Cel jednak wiąże się z fotowoltaiką – ma zapewniać poprawę parametrów pracy ogniw słonecznych, doprowadzając do polepszenia ich sprawności.

Fascynującym przykładem wykorzystania ciepła, którego źródłem jest słońce, są także silniki Stirlinga. Skonstruowana oraz opatentowana już w 1816 roku maszyna powracała i była zapominana wielokrotnie na przestrzeni lat. Dziś jednak może stanowić alternatywę dla dużych instalacji fotowoltaicznych. Praca tego silnika opiera się bowiem na energii cieplnej dostarczanej z zewnątrz, natomiast jej źródło może być dowolne. Jego tłoki poruszają się poprzez sprężanie i rozprężanie cieplne. Ze względu na swoją wysoką sprawność oraz możliwość wykorzystania energii cieplnej słońca posiada ogromny potencjał energetyczny. Jedną z niewielu, lecz największą wadą jest jednak koszt budowy zespołów takich silników.

Niczym fotosynteza

Ciekawym pomysłem na wydajną produkcję energii elektrycznej z promieni słonecznych są przemiany fotochemiczne. Jest to koncepcja, która opiera się na podobnych procesach do tych zachodzących w przebiegu fotosyntezy u roślin. W tej metodzie możliwe byłoby uzyskiwanie produktów energetycznych w postaci wodoru bądź metanolu lub etanolu. Co najważniejsze, równocześnie dzięki temu procesowi zużywany byłby CO2. Daje to możliwości nie tylko w zakresie produkcji energii elektrycznej, lecz także pozwala na ograniczenie wykorzystania paliw kopalnych, co potęgowałoby efekt prośrodowiskowy. Innymi słowy, jest to rozwiązanie ultraekologiczne. Jednakże takie metody są jeszcze w fazie badań, dlatego też zapewne przez wiele kolejnych lat nie skorzystamy z ich zalet.

Technologie kosmiczne

Przyszłość energetyki słonecznej to nie tylko elektrownie na Ziemi, lecz także w przestrzeni kosmicznej. Tam też planuje się wykorzystać zjawisko fotowoltaiczne, jednakże w tym przypadku same panele powinny posiadać specyficzne właściwości. Dobrym tego przykładem jest opracowanie takich paneli, w dodatku przez polską fizyczkę, dr Olgę Malinkiewicz, która opatentowała metodę taniej produkcji tzw. ogniw perowskitowych. Ze względu na ich niezwykłe cechy, takie jak niska masa oraz niewielkie gabaryty, są podstawą planów powstania orbitalnych elektrowni solarnych. Trwają wciąż badania nad tą technologią, ale już dziś widać jej ogromny potencjał dający nadzieję na jeszcze tańszą produkcję paneli fotowoltaicznych. Wiążą się z tym także większe oszczędności odbiorców energii elektrycznej oraz mniejsze zanieczyszczenie środowiska.

Technologia opierająca się na zjawisku fotowoltaicznym jest obecnie tą najbardziej powszechną i jedną z tańszych. Pomimo że pozostałe technologie solarne na razie nie są tak opłacalne bądź dopiero kiełkują, udowadniają one, że istnieją alternatywy dla fotowoltaiki i w przyszłości będzie można produkować energię elektryczną ze słońca na wiele sposobów. Rosnące zapotrzebowanie na prąd tylko powoduje, że powinno się przyspieszać rozwój technologii na rynku energetycznym.