Pământul captează foarte multă energie solară:
173 de mii de terawați.
Asta înseamnă de 10 mii de ori mai multă decât folosește populația Pământului.
Așadar, e posibil ca într-o zi
lumea să folosească numai energie solară?
Pentru a răspunde,
trebuie să vedem cum produc panourile solare energie electrică.
Panourile solare sunt făcute din unități mici numite celule solare.
Cele mai întâlnite celule solare sunt făcute din silicon,
un semiconductor care e al doilea cel mai răspândit element de pe Pământ.
Într-o celulă solară,
siliconul cristalin e pus între două straturi conductive.
Fiecare atom de silicon e conectat la vecinii săi cu patru legături puternice
care țin electronii pe loc astfel încât să nu poată trece niciun curent electric.
Iată cum funcționează:
o celulă solară de silicon folosește două straturi diferite de silicon.
Un silicon tip N are electroni în plus,
și un silicon tip P are spații pentru electroni, numite găuri.
În locul în care cele două tipuri de silicon se întâlnesc,
electronii pot trece prin joncțiunea P/N,
lăsând o încărcare pozitivă pe o parte
și creând o încărcare negativă în cealaltă.
Te poți gândi la lumină ca la niște mici particule zburătoare
numite fotoni,
propulsate din Soare.
Când unul din acești fotoni lovește o celulă silicon cu destulă energie,
poate să scoată un electron de la locul lui, lăsând un loc liber.
Electronul încărcat negativ și spațiul electronului ce e încărcat pozitiv
sunt liberi să se miște.
Dar din cauza câmpului electric al joncțiunii P/N,
vor merge într-un singur sens.
Electronul e atras spre partea N,
în timp ce spațiul liber spre partea P.
Electronii mobili sunt adunați de un metal subțire din vârful celulei.
De acolo, merg într-un circuit exterior,
făcând muncă electrică,
ca de exemplu, alimentând un bec,
înainte de a se întoarce printr-o folie de aluminiu prin spate.
Fiecare celulă de silicon are capacitatea de jumătate de volt,
dar le poți cupla în module pentru mai multă energie.
12 celule fotovoltaice sunt suficiente pentru a alimenta un telefon mobil,
pe când e nevoie de mai multe module pentru a alimenta o casă.
Electronii sunt singurul element care se mișcă într-o celulă solară
și toți se întorc în locul din care au plecat.
Nu e nimic care se uzează sau se pierde,
deci panourile solare pot funcționa timp de decenii.
Dar ce ne oprește să ne bazăm doar pe energia solară?
Sunt factori politici în joc,
ca să nu vorbim de afaceri care fac lobby pentru a menține acest status quo.
Dar deocamdată să ne concentrăm pe provocările fizice și logistice,
iar cel mai evident e faptul
că energia solară nu e distribuită uniform pe întreaga planetă.
Unele zone sunt mai însorite decât altele.
E de asemenea inconstantă.
În zilele înnorate sau noaptea e disponibilă mai puțină energie solară.
Un sistem solid are nevoie de un mod
eficient de a transporta electricitatea din locurile însorite la cele înnorate
și de un mod eficient de stocare a energiei.
Eficacitatea celulelor e o provocare, de asemeni.
Dacă lumina e reflectată în loc să fie absorbită,
sau dacă electronul dislocat cade înapoi în gaură înainte să meargă prin circuit,
acea energie e pierdută.
Cele mai eficiente celule solare în prezent
transformă doar 46% din energia solară disponibilă în electricitate
și majoritatea sistemelor comerciale au o eficiență de 15-20%.
În ciuda acestor limitări,
ar putea fi posibil
să alimentezi întreaga planetă folosind tehnologia actuală.
Avem nevoie de fonduri pentru a construi infrastructura
și de foarte mult spațiu.
Estimările aproximează între zeci și sute de mii de km pătrați,
ceea ce pare destul de mult,
dar deșertul Sahara are peste 4 milioane de km pătrați.
Între timp, panourile solare devin mai bune și mai ieftine
și sunt competitive cu electricitatea de la rețea.
Iar inovațiile precum fermele solare plutitoare ar putea schimba peisajul.
Lăsând imaginația deoparte,
există peste un miliard de oameni
ce nu au acces la o rețea electrică sigură,
în special în țările în curs de dezvoltare,
dintre care majoritatea sunt însorite.
Deci în locurile acelea,
energia solară e deja mai ieftină și mai sigură decât alternativele,
precum kerosenul.
Pe când pentru Finlanda sau Seattle,
energia solară nu e încă destul de eficientă.