Share to Facebook 
Share to Twitter 
Share to Linkedin 
PGT SocialWeb - Copyright © 2010 by pagit.eu

Obnovljivi izvori energije

Povijest korištenja energije Sunca E-mail
Autor Iva Sučić   

Da bismo mogli govoriti o Sunčevoj energiji, najprije moramo spomenuti da je Sunce središnja zvijezda Sunčevog sustava, sustava u kojem se mi (planet Zemlja) nalazimo. Ono ima oblik velike užarene kugle koje se sastoji od smjese plinova te u svom kemijskom sastavu sadrži pretežno vodik i helij, a od ostalih elemenata u njemu se nalaze kisik, ugljik, željezo, neon, dušik, silicij, magnezij i sumpor.

Sunce
Sunce kao užarena kugla, izvor: www.astr.ua.edu

Ono što je bitno za shvaćanje značenja Sunca za život na Zemlji jest da energija sa Sunca do Zemlje dolazi u obliku Sunčevog zračenja.  U unutrašnjosti Sunca odvijaju se nuklearne reakcije, prilikom kojih se fuzijom vodik pretvara u helij uz oslobađanje velikih količina energije. Dio te energije dolazi i do nas te nam omogućava odvijanje svih procesa, od fotosinteze pa do konačnog, ono što je u energetici značajno, proizvodnje električne energije.

Kroz povijest nalazimo niz primjera iskorištavanja energije Sunca, još od 7. stoljeća prije Krista, od antičkih civilizacija, zatim preko malo „novije povijesti“, starog vijeka i otkrića heliocentričnog sustava (Nikola Kopernik, 1473.-1543.) gdje je otkriveno da je Sunce u centru Sunčevog sustava, a ne kako se prije vjerovalo – Zemlja, do novijeg doba i pojave solarnih ćelija, kolektora i elektrana. Prvi i vjerojatno najpoznatiji oblik upotrebljavanja Sunca za dobivanje nekog oblika energije koji možemo iskoristiti je svakako dobivanje vatre, koristeći povećalo kako bi se koncentrirale zrake Sunca - usmjeravanjem putem ogledala i stakla za dobivanje vatre.

Drevni Kinezi, Grci, Inke i Rimljani, vrlo rano su otkrili da zakrivljena ogledala mogu koncentrirati Sunčeve zrake  na bilo čemu zapaljivom s visokim intenzitetom koje uzrokuje da objekte zahvati plamen u trenu. Zbog sposobnosti zapaljivanja, stari narodi su ove „instrumente“, bez obzira kojim jezikom govorili, gotovo jednoznačno nazivali „gorućim ogledalima“.


Svjetovni, kao i religijski svijet, iskoristili su prednosti ovih naprava za dobivanje vatre. Primjerice, u drevnoj kineskoj kuhinji, korištenje gorućih ogledala bilo je jednako uobičajeno kao i korištenje posuda ili tava. Za sunčanih dana, sunce je služilo za rasvjetu, a uz obiteljski štednjak stavilo bi se konkavno zrcalo izvana i koncentrirale zrake sunca za potpalu. Kad bi se štednjak upalio (zapalio), žene su mogle na taj način kuhati.

212. godine prije Krista, za vrijeme Drugog Punskog rata, grčki znanstvenik Arhimed upotrijebio je reflektirajuća svojstva štitova načinjenih od bronce fokusirajući Sunčeve zrake kako bi zapalio drvene brodove Rimljana koji su opsjedali Sirakuzu, antički grad na obali koji je nastao kao kolonija Grka iz Korinta. Poznati izraz za ovaj podvig je „Arhimedova zraka smrti“. Iako ne postoje čvrsti dokazi kako se ovaj podvig u povijesti zaista dogodio, grčka mornarica uspjela je rekonstruirati taj događaj tako da su 1973. godine na isti način zapalili drveni brod s udaljenosti od 50 metara.

Arhimed
Arhimedova zraka smrti (izvor: www.warriormatrix.com)

Poznate rimske kupelji, u razdoblju od prvog do četvrtog stoljeća poslije Krista, imale su velike prozore okrenute na jug kako bi primile što više topline od Sunca i na taj način održavale toplinu u prostoru.

„Okrenutost“ prostorija u kućama i javnim zgradama prema Suncu postalo je toliko uobičajeno da je Justinijanov zakonik u ono doba, u 6. stoljeću, pokrenuo „pravo na sunce“ („sun rights“) kako bi se svakoj osobi osigurao pristup Suncu.


Primjer iskorištavanja Sunca u trinaestom stoljeću svakako je iščezla drevna indijanska civilizacija, Anasazi, s područja Sjeverne Amerike, živjeli su u nastambama okrenutim južno kako bi hvatali više Sunčeve topline zimi, što je očiti primjer pasivnih solarnih sustava.

Anasaza
Pasivni solarni sustav drevne civilizacije Anasaza, izvor: www.es.flinders.edu.au

Znanstvenik Horace de Saussure je zaslužan za izgradnju prvog svjetskog solarnog kolektora. Budući da se tijekom 18. stoljeća povećala upotreba stakla, polako su ljudi postajali svjesni sposobnosti hvatanja topline („hvatanje“ Sunčevih zraka putem stakla). Horace de Saussare, jedan od najpoznatijih europskih znanstvenika iz područja prirodnih znanosti toga doba, zaključio je sljedeće: „Poznata je činjenica, a ta je činjenica vjerojatno poznata već duže vrijeme, da prostorija, kočija ili bilo koje drugo mjesto, je toplije kada sunčeve zrake prolaze kroz staklo. "

Ovaj francusko-švicarski znanstvenik 1767. godine, krenuo je u otkrivanje kako „zarobiti toplinu putem stakla“ radi prikupljanja energije dobivene od Sunca.

Kuhalo na Sunce
Hot box, izvor: solarcooking.org

1816. godine Robert Stirling izumio je stroj koji je nazvao Heat Economiser (danas uglavnom poznat kao regenerator), uređaj za poboljšanje toplinske učinkovitosti u različitim procesima. Taj motor se kasnije počinje koristiti u solarnoj termalnoj industriji koja iskorištava sunčevu toplinsku energiju za proizvodnju električne energije.


Novi val u napretku tehnologije svakako je otkriće Edmonda Becquerela, 1839. godine. To otkriće je fotonaponski efekt, a njegov daljnji rad obuhvatio je eksperimentiranje s elektrolitičkim ćelijama koje je sastavio od dvije metalne elektrode spojene s vodičem. Drugim riječima, kada Sunčevo zračenje obasja fotonaponsku ćeliju, dio njegove energije predaje se elektronima i oni se oslobađaju te pomiču prema površini ćelije, zbog čega se javlja neravnoteža u broju elektrona između gornje i donje strane ćelije. Ako se ćelije spoje vodičem, kroz njega će poteći istosmjerna struja. Ta pojava je fizikalna pojava kod koje djelovanjem elektromagnetnog zračenja dovoljno kratke valne duljine dolazi do izbijanja elektrona iz obasjanog metala. Zračenje s valnom duljinom većom od granične ne izbija elektrone, jer elektroni ne mogu dobiti dovoljno energije za raskidanje veze s atomom. Ovo otkriće upotpunio je Albert Einstein u svom radu za koji je 1921. godine dobio Nobelovu nagradu.

Nadalje, šezdesetih godina 19. stoljeća francuski matematičar August Mouchet  došao je do ideje o solarnim parnim strojevima. Zajedno s pomoćnikom Abelom Pifreom načinio je u narednim desetljećima prvi solarno pogonjen stroj koji se koristio za različite namjene, a postao je preteča današnjim modernim solarnim paraboličnim tanjurima.

Niz otkrića koji su uslijedili ubrzo nakon ovih dostignuća u napretku solarne tehnologije, samo su pospješili ono što je uslijedilo. 1873. Willoughby Smith otkrio je fotovodljivost selena, a tri godine kasnije William Grylls Adams i Richard Evans otkrili su da selen proizvodi električnu energiju kada je izložen sunčevoj svjetolsti, ali isto tako da iako selen ne može proizvesti dovoljno električne energije za napajanje, dokazali su da čvrsti materijali mogu pretvarati svjetlost u električnu energiju direktno bez topline ili pokretnih dijelova. 1878. godine izumljen je bolometar, uređaj za mjerenje energije upadnih elektromagnetskih zračenja. Za to je zaslužan američki astronom Samuel Pierpont Langley. Charles Fritts nekoliko godina kasnije, 1883. opisuje prve solarne ćelije napravljene od tankih pločica selena. Prvi komercijalni solarni bojler izumio je Clarence Kemp 1891.

Godina za godinom koje su uslijedile, obilježile su 20. Stoljeće napretkom u vidu iskorištavanja Sunčeve energije za dobivanje električne. Od bitnijih otkrića u znanosti, kao što je već spomenuto, Albert Einstein je 1905. godine objavio zajedno sa svojom teorijom relativnosti i rad o fotoelektričnom efektu, koji je ranije spomenut. 16 godina kasnije za isti rad dobiva Nobelovu nagradu. U tih 16 godina između otkrića i nagrade za isto, znanstvenici su unaprijeđivali razvoj solarnih ćelija, od Williama J. Bailleya koji je koristio bakar, preko Jana Czochralskog i silicija, do kasnijeg razvoja drugih znanstvenika i inženjera i drugih materijala i poluvodiča (kadmij-sulfid).

Dosta važan datum u solarnoj tehnologiji u Americi ima godina 1954. te pojava silicija kao poluvodičkog materijala i postignuće učinkovitosti pretvorbe od 4%. Sredinom pedesetih godina arhitekti postižu gradnju prve komercijalne poslovne zgrade koja koristi solarno grijanje vode i pasivni solarni dizajn. Dan danas je taj solarni sustav u upotrebi i ušao je u National Register of Historic Places kao prvi solarni sustav za grijanje u svijetu.

Sljedećih godina znanstvenici postižu povećanje električne učinkovitosti fotonaponskih ćelija. 1956. Postignuta je učinkovitost od 8%, zatim sljedeće godine već se povećala na 9, a godinu iza na 10 %. 1960. Postignuta je učinkovitost od 14%. Danas su preko 95% svih solarnih ćelija proizvedenih na svijetu napravljene od silicija.

Tags:     povijest      korištenje      energija Sunca
Index članka
Povijest korištenja energije Sunca
#2
#3
#4
Sve stranice
 

Obnovljivi izvori energije za početnike

OIE u regiji

Nove tehnologije

Nova energetika

Zadnje vijesti

Želite li više koristiti obnovljive izvore energije?