Bolje korišćenje energije Sunca

Nezaobilaznu temu u radovima Nikole Tesle predstavljalo je i iskorišćenje Sunčeve energije. Od njegovog vremena prošlo je više od jednog veka, a pitanje se samo nameće: „Da li smo digli ruke od Sunca?”

Kao da zaboravljamo da je visokotehnološka stvarnost u kojoj živimo zapravo veoma mlada. Iako personalne računare koristimo tek 35 godina, čini se da je čitava večnost prošla od vremena kada su tastature koristili samo retki „srećnici” iz današnje, a „zaluđenici” iz tadašnje perspektive. Ako se zapitamo koliko je stara čisto tehnološka priča iskorišćenja Sunčeve energije, neke će iznenaditi činjenica da počeci ove, danas neizostavne tehnologije datiraju još od pre 171 godine. Tada je fotonaponski efekat (generisanje napona usled izloženosti materijala Suncu) posmatrao francuski fizičar Aleksandar-Edmon Bekerel i postavio temelje pravca u nauci i njenoj primeni, koji mnogo obećava. Koliko smo danas, posle toliko godina, blizu sna o besplatnoj energiji?

Politika, ekonomija ili tehnologija

Prvo na šta pomislimo kada neko pomene solarnu energiju jesu fotonaponske ćelije i generisanje električne energije. To ipak nije jedina, a svakako ne i najpristupačnija upotreba izračene svetlosti nama najbliže zvezde. Upotrebu na nivou pojedinačnih korisnika pre će naći solarni kolektori, posebno dizajnirane cevi sa termoprovodnim fluidom, namenjeni zagrevanju sanitarne vode i vazduha stambenih, poslovnih i komercijalnih prostora. Primere ove tehnologije mogao je da vidi svako ko je letovao u Grčkoj, Turskoj ili u drugim mediteranskim zemljama, gde se na krovovima privatnih kuća, hotela i drugih zgrada obavezno nalaze kolektori, koji najčešće služe za grejanje vode (posebno one u bazenima). Poslednjih nekoliko decenija to je jedna od brže rastućih industrija i u jednoj zemlji koja polako kupi sva tehnološka znanja dostupna svetu – u Kini.

Za razliku od njihove fotonaponske braće koju baš i ne krasi efikasnost (teoretski do 25 odsto), solarni kolektori mogu biti efikasni i više od 80 procenata. Ako se u račun uzme i cena, samim tim i period otplate, lako ćemo doći do zaključka da, uz dobru izolaciju, ugradnja solarnih kolektora najpozitivnije utiče na potrošnju novca za energente.

Iako bez prilike da masovno zavladaju svetom, sistemi za iskorišćenje solarne energije pronašli su svoje oaze. Ne mislimo samo na one na primorju, naravno.

Sajberpank ideje

Solarne puteve činile bi ploče kvadratnog oblika stranice 3,66 metara, koje bi proizvodile prosečno oko 7600 Wh po danu. Ploče su sastavljene od tri sloja: površinski (providan, ojačan i vodootporan, uz očuvanje dobrog koeficijenta trenja), elektronski (ploča sa mikroprocesorom, senzorima, grejačima i panelima) i osnovni (zadužen za distribuciju energije i podataka do rezidencijalnih, komercijalnih i poslovnih objekata priključenih na mrežu).

Jedina uporišta novih sistema za energetsku efikasnost, ako isključimo obećanja političara, jesu univerziteti. U pravu ste ako ste pomislili da je to zbog toga što su to jedina mesta (pored istraživačkih centara, koja, uzgred, najčešće i rade pri nekom univerzitetu) u kojima se možete istinski „igrati” s novim tehnologijama. Svakako je tačno da mnogi počeci kada su u pitanju nove tehnologije pripadaju upravo akademskim institucijama. Međutim, da to nije baš svaki put tako pokazuju izuzeci (iako možda samo da potvrde pravilo). Jedan od takvih je i projekat po imenu Solar Roadways (solarni drumovi).

Šta dobijete kada udružite elektrotehničara i psihološkinju? Bračni par Bruso (Brusaw) jedna je takva kombinacija. Iz njihove kreativne radionice izašao je predlog projekta koji bi mogao da promeni stvarnost američkih puteva, potrošnje i efikasnosti u energetskom smislu, ali i mnogo toga drugog (pominje se i primena u antiterorističke svrhe).

Ideja deluje jednostavno i pomalo suludo. Zamislite autoputeve prekrivene specijalnim providnim zaštitnim materijalom ispod kog se nalaze fotonaponski paneli i LE diode, ali i posebni senzori. Diode imaju svrhu označavanja, lako se programiraju, omogućavaju da put noću svetli, u stanju su da „napišu” dozvoljenu brzinu ili da podele neku drugu informaciju sa vozačima. Senzori mogu da detektuju životinje na putu i da LED obaveštenjima na vreme upozore vozače. U toku dana solarni paneli prevode Sunčevu energiju u električnu i kroz putovnu (solarnu, električnu) mrežu mogu da napajaju ne samo LED svetla već i da učestvuju u energetskom bilansu države koja ih poseduje. Energija dobijena na ovaj način mogla bi da napaja električne automobile ili greje puteve radi zaštite od snega i leda. Već polako vidite kuda ovo vodi. Sve su to sjajne prednosti, ali su upravo mane ovog rešenja te koje alarmantno postavljaju pitanje da li je uopšte izvodljivo tako nešto implementirati na putevima? Čak i ako zanemarimo početna ulaganja (koja bi samo u slučaju SAD zahtevala stotinak godišnjih budžeta), održavanje i servisiranje, neophodnost zaštite od zemljotresa i vetra samo podižu cenu.

Prvi solarni autobus (u masovnoj upotrebi) predstavljen je, naravno, u Japanu, u gradu Okajama. Solarni sistem za ovo hibridno vozilo (dizel-električno) dizajnirao je Sanyo i on generiše oko 800 W, koje troši na funkcionisanje unutrašnjeg LED osvetljenja i grejanja, a danju puni akumulatore koji noću mogu neprekidno da napajaju unutrašnje sisteme vozila čitavih devet sati.

No, ove mane nisu zaustavile Skota i Džil. Prošle godine dobili su projekat Federalnog udruženja autoputeva SAD za dizajn i implementaciju prototipa, koji je uspešno završen i demonstriran. Nekoliko zanimljivih ponuda počelo je da stiže na adresu porodice Bruso i ubrzo je njihov projekat dobio svetlost reflektora popularne nauke. Skot je pozvan da bude TEDx govornik u Sakramentu, General Electric je glasovima publike proglasio ovaj projekat pobednikom takmičenja pod nazivom Ecomagination Challenge, i to u oštroj konkurenciji 3795 ideja. Projekat nije tu stao, već su kontaktirani univerziteti u SAD kao i privatnici, te se očekuje instalacija solarnih puteva na parkinzima velikih tržnih centara, idealnim mestima za testiranje i uvid u potencijalnu masovnu upotrebu. Detalje i primere upotrebe ove tehnologije možete naći na adresi www.solarroadways.com.

Solarni zid

Da nisu sve ideje/noviteti u svetu iskorišćenja solarne energije sulude, skupe ili na granici nemogućeg dokazuje proizvod kanadske pameti po imenu Solar Wall (solarni zid).

Da dobre i originalne ideje uvek dođu na svoje potvrđuje upravo ova tehnologija. Kompanija Conserval Engineering u upotrebi ima standardne module poput PV panela i solarnih kolektora, ali je upravo ideja solarnog zida ta koja ih je učinila jednom od najmoćnijih kompanija u oblasti zagrevanja vazduha u stambenim, komercijalnim i poslovnim prostorima na tlu Severne Amerike.

Osnovna ideja ovog proizvoda dolazi iz potrebe zadovoljavanja nekoliko kriterijuma u stilu „jednim udarcem ubio sam sedam”. Solarni zid može se pohvaliti efikasnim, „zelenim” i pristupačnim rešenjem zagrevanja prostora, uz poboljšanu izolaciju i produženo trajanje spoljnih zidova. Kako konvencionalni solarni sistemi uglavnom zauzimaju krovove, inženjeri, tvorci ove tehnologije, smišljali su kako da isprojektuju sistem koji bi bio komplementaran standardnoj konstrukciji. Ključna mera u projektovanju sličnih sistema jeste površina, pa je jedino što postoji a nije iskorišćeno bilo upravo – zid.

Na klasične zidove postavlja se perforirana metalna konstrukcija na udaljenosti od oko 20 cm od zida. Sa strane zida ulazi hladan vazduh, koji sunčevi zraci koji prolaze kroz perforacije zagrevaju. Kada je dan sunčan, u zavisnosti od godišnjeg doba, ovaj vazduh dostiže temperaturu od 16 do 40 stepeni. Kako se topao vazduh prirodno diže, dovoljno je to samo pospešiti instalacijom odgovarajućih usisnika, koji su standard u zapadnim državama. Ovaj vazduh kasnije se lako distribuira potrošačima unutar zgrade. Efikasnost transfera solarne energije u toplotnu prevazilazi 80 odsto, a u dodatne vrednosti spada činjenica da se na ovaj način doprinosi izolaciji prostora. Dobra izolacija zimi sprečava da toplota napusti prostorije, a leti da vrućina prodre u unutrašnjost prostora. Solarni zid lako se održava, a svojom robusnošću štiti i zid na kome je montiran od efekata kiše, snega i drugih atmosferskih neprilika i samim tim mu produžava vek trajanja.

Kvalitet i upotrebljivost proizvoda već su primetile akademske institucije kao što su srednje škole i gimnazije, kao i fakulteti u Francuskoj, Kanadi i SAD, a korisnici ove tehnologije su i državne vlasti u Minesoti, koje su instalirale solarni zid na zgradu suda. Primena ove tehnologije štedi između 50 i 200 hiljada kWh godišnje, u zavisnosti od površine objekta, što se može aproksimirati sa 10 dolara uštede na svaki kvadratni metar zgrade.

Za više informacija o ovom projektu, kao i o njegovoj upotrebi, kako samostalno tako i u kompletu sa konvencionalnim sistemima poput kolektora i fotonaponskih ćelija, posetite izuzetno kvalitetnu prezentaciju projekta na adresi www.solarwall.com.

Blisko buduće vreme

Evropska unija donela je odluku po kojoj do 2020. godine bar 20 odsto energije koja se upotrebljava mora da se generiše iz obnovljivih izvora. Danci forsiraju vetroelektrane, Nemci su svetski lideri u upotrebi solarne energije, Kinezi iz godine u godinu uvećavaju primat na svetskom tržištu upotrebe solarne energije u zagrevanju vode i vazduha, a Amerikanci i Japanci izbacuju sve uspešnija rešenja u svim oblastima energetske efikasnosti. Toyota je svoje hibridno vozilo „prijus” opremila krovnim solarnim panelima koji produžavaju autonomiju vozila.

Japanska vlada donela je uredbu koja označava 2030. godinu kao prelomnu. Naime, prema detaljima te uredbe, 30 odsto kuća će do tada biti opremljeno fotonaponskim panelima. Kako trenutno ta tehnologija ne može da se pohvali ni velikom efikasnošću ni pristupačnom cenom (retki metali koji su neophodni u proizvodnji papreno su skupi), ostaje da vidimo na koji će način ova veoma hrabra uredba zaživeti. Ovakvim potezom Japanci bi trošili sedam puta manje novca za pravljenje električne energije iz konvencionalnih izvora (ugalj, nafta, gas). Kompanije koje dominiraju ovim tržištem najviše sedišta imaju u Japanu i Španiji (koja zbog idealne insolacije sve više ulaže u solarne tehnologije), dok im je za petama Nemačka.

Ako vam marljivi Japanci do sada nisu dosadili, onda će vas sigurno dotući vest da je njihova svemirska agencija u maju ove godine uspešno lansirala letilicu Ikaros, prvu koja poseduje solarno jedro koje uspešno koristi fotone našeg Sunca i pomaže u svemirskom hodu letilice. Iako se performansama ne može podičiti, Ikaros predstavlja važan korak u razvoju svemirskih sondi. Japanci najavljuju da će 2019. ili 2020. godine poslati u misiju ka Jupiteru sondu opremljenu solarnim jedrom.

Najveća solarna elektrana na svetu sposobna da generiše 80 MW energije završena je pre mesec dana u Ontariju u Kanadi. Kompanija Embrige (gigant u distribuciji prirodnog gasa i nafte u Severnoj Americi) odlučila je da otkupi elektranu koja je pre njihovog dolaska proizvodila „samo” 20 MW i da takvom investicijom pokaže da su i naftne kompanije raspoložene da kupe ulaznicu u ovaj vrli novi svet. Milion i trista hiljada panela na ovoj „solarnoj farmi” zauzimaju površinu od skoro 950 hiljada kvadratnih metara. Dodavanje 60 MW kompaniju je koštalo „tričavih” 400 miliona američkih dolara.

• • •

Da li ste primetili da nigde u tekstu nema ni pomena o smanjenju emisije ugljen-dioksida, očuvanju Zemlje i ublažavanju efekata globalnog zagrevanja? S razlogom! Mnogi glasnogovornivci zelenih tehnologija ističu ove vrednosti u prvi plan, iako je procenat onih kojima je zaista stalo do pomenutih pojava mnogo manji nego što bismo voleli. Jedini način da zelene tehnologije dožive „the tipping point” jeste da se pojedinačnom, običnom građaninu jedne države predoči efikasno i pristupačno rešenje koje mu donosi direktnu korist ili smanjuje troškove. Da li se to postiže solarnim autobusima u kojima možete napuniti svoje mobilne telefone ili muzičke uređaje, solarnim parkinzima lanaca brze hrane na kojima možete dopuniti svoj novi, električni ili poluelektrični automobil ili nečim trećim, jeste ključno pitanje. Znači li to da Al Gor (bivši američki potpredsednik i aktivista u borbi protiv globalnog zagrevanja) i ostali treba da promene pristup i krenu ispočetka? Šta vi mislite o tome?

Momir ĐEKIĆ