Fosilních paliv neustále ubývá a k jaderné energii není stále ta pravá důvěra. Lidstvo tak hledá nové zdroje. Jednou z již rozšířených cest je energie braná přímo z naší životadárné hvězdy, Slunce.
Solární energie může být v budoucnosti pro lidstvo velmi důležitým zdrojem. Když už nám ji Slunce zdarma posílá, proč ji nevyužívat. Problémem je zatím její relativně vyšší nákladnost při budování elektráren, i to, že panely mohou v krajině zabírat spoustu místa. Oproti tepelným elektrárnám je výhodou jejich ekologičnost.
Jako v bývalém Rumunsku
V Kalifornii má do roku 2008 vyrůst nová elektrárna. Na tom by nebylo nic zvláštního, ale tato bude trochu jiná, než jsou ty klasické. Energii bude brát ze Slunce a nejen to. Všechny americké zdroje, které dosud solární energii využívají, nedosáhnou takového výkonu, jako tato nová elektrárna.
Proč má nová elektrárna vyrůst právě v Kalifornii je nasnadě. Tato oblast si totiž v poslední době zažila několik energetických krizí a nevyhnula se, v rámci šetření elektrickou energií, dokonce ani mnoha odstávkám. V jednom ze států nejmocnější země světa je ovšem taková odstávka, silně připomínající třeba vypínání dodávek proudu v dobách Ceausescova Rumunska, přinejmenším zvláštní.
Odstávky se na webech energetických společností oznamovaly vždy dva dny předem. Obyvatelé se sice mohli na nadcházející trable připravit, ale potvrdily se obavy, že informace o tom, kdy a kde nepůjde elektrický proud, bude zneužita kriminálními živly. Ti vždy předem věděli, ve kterých bankách, obchodech a skladech nebude správně fungovat bezpečnostní systém.
Tamní úřady proto hledaly nové způsoby, jak podobným výpadkům předcházet a svou pozornost proto upřely na alternativní zdroje, zvláště na solární energii. A až lidstvu dojdou fosilní paliva, což se podle střízlivých odhadů může stát už polovině tohoto století, a význam solární energie ještě stoupne. Kalifornie už bude mít náskok.
Vynález z roku 1816
Podle předpokladů, bude kalifornská solární elektrárna v první fázi vyrábět výkon 500 MW, který by se měl po zkušebním provozu zvýšit až na 850 MW. Pro srovnání jeden blok nejdůležitějšího energetického zdroje v České republice, atomové elektrárny Temelín, má výkon 1000 MW a jeden blok Dukovan 440 MW. Na přívod ekologicky čisté energie se tak v Kalifornii může těšit téměř 300 000 domácností.
Klasické solární panely jsou však stále ještě velmi drahou záležitostí, a tak se tvůrci zdejší elektrárny vydali trochu jiným směrem – základem elektrárny budou Stirlingovy tepelné motory. Ty jsou pojmenovány po svém tvůrci, skotském pastorovi Robertu Stirlingovi, který je vynalezl už v roce 1816. Jsou to v podstatě pístové motory naplněné lehkým plynem, buď vodíkem nebo héliem. Tam, kde je tepleji se plyn rozpíná, čímž uvede píst do pohybu. Plyn proudí v uzavřeném oběhu se dvěma písty, mezi nimiž je potrubí s ohřívačem, regenerátorem a chladičem. Paprsky přicházející ze Slunce se soustředí v zrcadlech, od nichž se poté zahřejí motory.
Tak jako slunečnice každý den…
Výhodou u těchto motorů je, že mohou pracovat s nejrůznějšími zdroji vnější tepelné energie, samozřejmě včetně solární. Energetická účinnost se u motorů s výkonem 1 až 25 kW pohybuje v rozmezí 25 až 33%. Předpokládá se však, že v Kalifornii bude tato účinnost ještě vyšší. Dalšími klady jsou tichý chod, vysoká životnost a minimální poruchovost.
Zrcadla mají parabolický tvar a budou se pomocí pohyblivého mechanismu, podobně jako slunečnice, otáčet za Sluncem. Průměr až 10 metrů jim umožní zachytit co největší část dopadající sluneční energie. Zrcadlové paraboly budou uspořádány do skupin po čtyřiceti a každá taková jednotka bude přinášet výkon 1000 kW.
Zařízení již bylo testováno vědci ze Sandia National Laboratory v Abuquerque v Novém Mexiku. Testy dopadly úspěšně, zrcadlové paraboly dokázaly bez problémů pracovat 26 000 hodin, což je v přepočtu téměř tři roky.
Z paraboly do kotelny
První solární elektrárny zahájily zkušební provoz počátkem osmdesátých let 20. století. Jejich průkopníkem byla německá elektrárna na ostrově Pellworm v Severním moři. Do sítě může dodat až 300 kW a solární panely jsou zde rozsety na ploše dvou fotbalových hřišť, tedy na 14 000 m2. Tato elektrárna však nepracuje na principu hromadění tepelné sluneční energie, nýbrž v křemíkových článcích přímo mění světelnou energii v elektřinu.
V osmdesátých letech pak na různých místech světa vzniklo okolo osmdesáti dalších podobných zařízení. Obvykle měla výkon od 30 do 100 kW. Tak například americká firma LUZ instalovala v Mohavské poušti v Kalifornii sluneční elektrárnu, kde se sluneční paprsky zachycují zařízením s parabolickým profilem, která mají zrcadlový povrch. Přesně v ohnisku parabolického zrcadla leží potrubí, jímž protéká olej. Zahřátý slunečním teplem potom olej přechází do kotelny, kde se jeho tepelná energie využívá na výrobu páry, která pohání turbíny elektrárny. Tato sluneční elektrárna byla postavena v průběhu devíti měsíců. Oproti tomu stavba tradiční elektrárny trvá mnohem déle – vždyť jen Temelín se stavěl přes 15 let. Cena vyrobené solární elektrické energie je v současnosti 23 centů za kilowatthodinu, ale předpokládá se její snížení na třetinu.
A co u nás?
V České republice je asi nejznámější sluneční elektrárna umístěna hned v sousedství jaderné elektrárny Dukovany. Má výkon 10 kW a celkem 100 m2 účinné plochy, tvořené 200 panely fotovoltaických monokrystalických křemíkových článků. Tato sluneční elektrárna byla v letech 1997 až 2002 součástí komplexu větrných elektráren v lokalitě Mravenečník na Jesenicku a teprve poté byla přestěhována do areálu Dukovan.
Zajímavým českým projektem je pak tzv. Solární liga. Zde mohou soutěžit české obce, které solární energii využívají.
Vliv Slunce na naší planetu
4,5 miliardy let př. n. l. – První paprsky dopadají na zatím tmavou a studenou zem Jsou hybnou silou fotosyntézy a života.
7. století př. n. l. – V Asýrii se k rozdělání ohně začíná používat soustředění slunečních paprsků skrze broušené krystalické čočky.
4. století př. n. l. – Řekové používají sluneční hodiny.
1. století n. l. – Italský dějepisec Pliny Younger staví ze sklenic pasivní slunečný dům. Tato technologie mu umožňuje mít v interiéru domu stálou teplotu.
14. století – Národy indiánských kultur obývaly stavení, která byla orientována čelní stěnou na jih, na kterou dopadalo zimní slunce. Zdi byly z kamene a ze sušených cihel.
1556 – Německý učitel a básník Georg Fabricius při pokusech s chloridem stříbrným zjistil, že sluneční svit může vyvolávat chemické reakce.
18. století – Francouzský chemik Lavoisier Antoine staví sluneční pec pro roztavení platiny.
1727 – Isaac Newton vysvětluje rozklad slunečního světla.
19. století – V Evropě se objevují první skleníky
1827 – V Chile byla sluneční energie použita k získávání pitné vody destilací slané vody. S denní produkcí okolo 23 tun pitné vody za den zůstalo toto ojedinělé zařízení v provozu 40 let.
1884 – Francouzský vědec August Mouchot sestrojil parní stroj na bázi solární energie.
1908 – Americká společnost Carnegie Steel představila slunečního kolektor vhodný pro umístění na domy.
1941 – Ve státě Florida jsou zprovozněny solární ohřívače vody.
1950 – Architekt Frank Bridgers projektuje kancelářskou budovu, která je vyhřívána sluneční energií. Je to první budova, která využívá slunečního záření.
1958 – Solární články se využívají při kosmickém výzkumu.
