Vedvarende ressourcer. Det er et problem, vi står over for hver dag, om vi indser det eller ej. Med hver pumpe af et gashåndtag, med hver tryk på bilens accelerator, med alle stik på vores smartphone opladere, bruger vi brændstof. Og en dag vil brændstoffet løbe tør. Så hvorfor bruger vi ikke den ene energikilde, der ikke løber ud? Solen?
Solen er en storslået enhed. Det giver verden nok energi til at drive hele civilisationen. Det eneste problem er, hvordan kan vi fange og udnytte den energi? Hvor god er en masse fri energi, hvis vi ikke kan konvertere det til et nyttigt medium? Her ligger spørgsmålet, og det er meget sværere at løse end du måske forestiller dig.
" Vent et øjeblik " siger du, " vi har haft kommerciel solenergi siden 1980'erne! "Og det ville du nok sige. Problemet er imidlertid ikke, hvordan man omdanner solens energi til elektricitet. Vi ved allerede, hvordan man gør det - bare ikke på et niveau, der kan være massekrævet. For at forstå grænserne for solenergi skal vi vide, hvordan solpaneler fungerer.
Så kom med mig, når jeg graver ind i solenergiens indre arbejde. Lad os se nærmere på processen med at omdanne sollys til en levedygtig brændstofkilde.
Solenergi begynder, som du ville forvente med solen. Den kæmpe kugle af ild, der hænger på himlen, er den perfekte energikilde. I modsætning til kul tilstopper solen ikke vores atmosfære med kuldioxid. Det er let tilgængeligt, så vi behøver ikke at bore rundt om i verden. Arbejde med solenergi udgør ingen trussel mod mennesker (undtagen måske for lejlighedsvis solskoldning).
Og mest af alt er solenergi gratis. Udover at opbygge de egentlige receptorer og vedligeholde udstyret, har solenergi ingen omkostninger forbundet med det.
Så hvordan virker det hele?
Energi er omkring os i forskellige former. Lys er energi. Varm er energi. Bevægelsen er energi. Stillness er (potentiel) energi. Solen afgiver en massiv mængde lys, og vores mål er at omdanne den lette energi til noget, vi kan bruge, nemlig elektrisk energi.
I de fleste tilfælde, når lys rammer et objekt, konverteres det til varmeenergi. Tænk tilbage til dit sidste strandbesøg. Da du sad i solen, blev din hud varm. Det er en simpel kendsgerning, som vi alle har oplevet. Men der findes visse materialer, der konverterer lys til andre energier end varme. Silicon er et af disse materialer.
Når lyset rammer silicium, spredes det ikke som varme. I stedet hopper elektronerne i siliciummolekylet rundt i bevægelse og producerer en elektrisk strøm. For at kunne udnytte silicium på denne måde har du dog brug for store siliciumkrystaller, der er store nok til at producere mærkbare mængder elektricitet.
Ældre versioner af solteknologi anvendte siliciumkrystaller. Som det viste sig, var denne metode til sollyskonvertering ikke særlig gennemførlig, fordi store siliciumkrystaller er vanskelige at vokse. Når noget er svært, forbliver prisen på det højt. Hvis prisen forbliver høj, bliver udbredt brug usandsynligt.
I dag bruger solteknologi et andet materiale. Dette nye materiale består af kobber, indium, gallium og selen og er passende benævnt kobber-indium-gallium-selenid eller CIGS. Til forskel fra silicium er krystallerne fremstillet af CIGS mindre og billigere, men de er meget mere ineffektive end silicium ved omdannelse af sollys.
Og det er her vi er i dag. Solenergi tegner sig for meget lidt af verdens energiproduktion, og det vil forblive på den måde, indtil forskerne enten finder et nyt materiale, der virker såvel som silicium eller opdager en metode til billig fremstilling af store siliciumkrystaller.
Som ineffektive som solpaneler er lige nu, er der et par metoder, der bruges til at forbedre indfangning og opbevaring af solenergi. En måde er at bruge et batteri, der opbevarer energien, hvilket tillader forbrug, når der ikke er sol om natten og i overskyede dage. En anden måde er at bruge en heliostat.
Hvad er en heliostat? Du kan tænke på det som et stort spejl (eller mange spejle), der er fastgjort til en roterende stolpe eller platform (eller mange poler og platforme). I modsætning til solpaneler absorberer heliostater ikke direkte solen; i stedet bruger de spejle for at omdirigere solens lys og sigte mod stationære solpaneler til absorption.
Heliostater styres for det meste af computere. Disse computere bliver fodret med visse data (heliostatens placering, solpanelets placering, tidspunkt og dato), og dataene knuses, indtil computeren kan beregne solens position i himlen. Når det er gjort, justerer computeren spejlets vinkel, så solens lys kommer til at hoppe af det og ramte målets solpanel.
Den største fordel ved heliostat er, at en lang række af dem kan arrangeres for at være rettet mod en enkelt solceptor. Mens et solpanel normalt kun kan modtage en del dækning af sollys, kan et arrangement af heliostater drastisk forstærke mængden af lys, der omdannes.
Men selv med heliostater har solenergi stadig en lang vej at gå, før den kan bruges i vid udstrækning. Hvis det ikke var for problemet med at konvertere det egentlige sollys, ville solenergi være det mest fornyelige, mest overkommelige og mest sunde miljø for vores civilisation. Det vil sige, indtil solen eksploderer.
Billedkredit: Solar Panel Illustration Via Shutterstock, Solar Panel Photo Via Shutterstock