Γιατί δεν χρησιμοποιούμε μόνο την ηλιακή ενέργεια; - Αλέξανδρος Γεωργίου Χαραλαμπίδης

Δείτε όλο το μάθημα στο: http://ed.ted.com/lessons/why-aren-t-we-only-using-solar-power-alexandros-george-charalambides

Η ηλιακή ενέργεια είναι φθηνότερη και πιο βιώσιμη από τις σημερινές μας μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούν ως καύσιμο τον άνθρακα, επομένως γιατί δεν έχουμε κάνει την αλλαγή; Ο πραγματικός «ένοχος» για αυτό είναι τα σύννεφα, τα οποία κάνουν την ηλιακή ενέργεια δύσκολη στο να ελεγχθεί. Ο Αλέξανδρος Γεωργίου Χαραλαμπίδης εξηγεί πως οι ηλιακοί πύργοι και οι ηλιακοί συλλέκτες δημιουργούν ηλεκτρική ενέργεια και πως οι επιστήμονες προσπαθούν να δημιουργήσουν ένα σύστημα το οποίο θα λειτουργεί ακόμη και κάτω από συνθήκες νεφοκάλυψης.

Μάθημα από τον Αλέξανδρο Γεωργίου Χαραλαμπίδη, Κινούμενη απεικόνιση από Ace & Son Moving Picture Co., LLC.

Έχουμε ορισμένους καλούς λόγους
για την πλήρη

στροφή μας προς την ηλιακή ενέργεια.

Είναι φθηνότερη σε πολλές περιπτώσεις

και σίγουρα πιο βιώσιμη

από την εξάρτησή μας στις κλασικές
μονάδες ηλεκτροπαραγωγής

οι οποίες χρησιμοποιούν πόρους
όπως ο άνθρακας

ο οποίος τελικά θα εξαντληθεί.

Επομένως, γιατί δεν αντικαθιστούμε αυτά

τα παραδοσιακά εργοστάσια
με την ηλιακή ενέργεια;

Επειδή υπάρχει
ένας παράγοντας που κάνει

την ηλιακή ενέργεια
πολύ απρόβλεπτη:

η νεφοκάλυψη.

Καθώς οι ακτίνες του ήλιου
κατευθύνονται προς τη Γη,

μερικές απορροφούνται
από την ατμόσφαιρα της Γης,

μερικές ανακλώνται πίσω στο διάστημα,

αλλά οι υπόλοιπες φτάνουν
έως την επιφάνεια της Γης.

Αυτές που δεν παρεκκλίνουν

ονομάζονται άμεση ακτινοβολία.

Αυτές που ανακλώνται από τα σύννεφα

λέγονται διάχυτη ακτινοβολία.

Οι ακτίνες οι οποίες πρώτα
ανακλώνται από μία επιφάνεια,

όπως ένα κοντινό κτίριο,

πριν φτάσουν στο σύστημα
ηλιακής ενέργειας

ονομάζονται ενέργεια από ανάκλαση.

Πριν εξετάσουμε πώς τα σύννεφα

επηρεάζουν τις ακτίνες του ήλιου
και την παραγωγή ηλεκτρισμού,

ας δούμε πώς λειτουργούν αυτά
τα συστήματα ηλιακής ενέργειας.

Πρώτα, έχουμε τους ηλιακούς πύργους.

Αποτελούνται από ένα κεντρικό πύργο

περιτριγυρισμένο από ένα
τεράστιο πεδίο με κάτοπτρα

που ακολουθούν τον ήλιο και εστιάζουν

μόνο τις άμεσες ακτίνες σε ένα
και μοναδικό σημείο του πύργου,

σαν ένα πρόθυμο επισκέπτη της παραλίας.

Η θερμότητα που παράγεται
από αυτές τις ακτίνες

είναι τόσο μεγάλη που μπορεί να
χρησιμοποιηθεί για να βράσει νερό

παράγωντας ατμό που κινεί
ένα παραδοσιακό στρόβιλο,

ο οποίος παράγει ηλεκτρισμό.

Αλλά όταν λέμε
συστήματα ηλιακής ενέργειας,

συνήθως μιλάμε για τα φωτοβολταϊκά,

ή ηλιακούς συλλέκτες,

τα οποία είναι τα πιο κοινά συστήματα

για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας.

Στους ηλιακούς συλλέκτες,

φωτόνια από τις ακτίνες του ήλιου
χτυπούν στην επιφάνεια του πάνελ

και απελευθερώνονται ηλεκτρόνια

που μας δίνουν ροή
ηλεκτρικού ρεύματος.

Οι ηλιακοί συλλέκτες χρησιμοποιούν
όλα τα είδη ακτινοβολίας,

ενώ οι ηλιακοί πύργοι χρησιμοποιούν
μόνο την άμεση ακτινοβολία

και εδώ είναι που τα σύννεφα
παίζουν σημαντικό ρόλο

γιατί ανάλογα με τον τύπο και τη θέση τους

σε σχέση με τον ήλιο,

μπορούν είτε να αυξήσουν είτε να μειώσουν

την ποσότητα του ηλεκτρισμού
που παράγεται.

Για παράδειγμα, ορισμένα πυκνά σύννεφα

μπροστά από τον ήλιο
μπορούν να μειώσουν

την παραγωγή ηλεκτρισμού
στους ηλιακούς πύργους

σχεδόν στο μηδέν, λόγω
της εξάρτησής τους από τις άμεσες ακτίνες.

Στους ηλιακούς συλλέκτες,
αυτά τα σύννεφα θα μείωναν

επίσης την παραγωγή ενέργειας,

αλλά όχι τόσο πολύ

επειδή τα ηλιακά πάνελς μπορούν να
εκμεταλλευτούν όλα τα είδη ακτινοβολίας.

Ωστόσο, όλα αυτά εξαρτώνται
από την ακριβή θέση των σύννεφων.

Λόγω της ανάκλασης
ή ενός συγκεκριμένου φαινομένου

που ονομάζεται σκέδαση Μι,

οι ηλιακές ακτίνες κατ' ουσίαν
επικεντρώνονται μπροστά

από τα σύννεφα, δημιουργώντας
μία αύξηση άνω του 50%

στην ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει
σ' έναν ηλιακό συλλέκτη.

Εάν αυτή η πιθανή αύξηση δεν υπολογιστεί,

μπορεί να προκαλέσει βλάβη
στον ηλιακό συλλέκτη.

Γιατί έχει τόση σημασία;

Δεν θα θέλατε αυτό
το μάθημα να σταματήσει

επειδή απλά ένα σύννεφο πέρασε πάνω
από το πάνελ που έχετε στην οροφή σας.

Στους ηλιακούς πύργους, τεράστιες
δεξαμενές με λιωμένο αλάτι ή λάδι

χρησιμοποιούνται για να αποθηκεύσουμε
την περίσσεια θερμότητα

και να τη χρησιμοποιήσουμε
όταν τη χρειαζόμαστε,

έτσι διαχειρίζονται το πρόβλημα

της διακύμανσης της ηλιακής ακτινοβολίας
για να εξομαλύνουν

την παραγωγή ηλεκτρισμού.

Στην περίπτωση των ηλιακών συλλεκτών,

προς το παρών δεν υπάρχει
κάποιος οικονομικός τρόπος

για να αποθηκεύεται η επιπλέον ενέργεια.

Εδώ έρχονται οι παραδοσιακές
μονάδες παραγωγής

για να διορθώσουν τυχόν διακυμάνσεις

σε αυτές τις ηλιακές παραγωγικές μονάδες,

με επιπλέον ηλεκτρική ένέργεια από
παραδοσιακές πηγές

που πάντα πρέπει να είναι διαθέσιμη.

Τότε γιατί αυτά τα παραδοσιακά
ηλεκτροπαραγωγά εργοστάσια

να μην είναι εφεδρικά,

αντί όλοι μας να εξαρτόμαστε από αυτά

ως την κύρια πηγή ενέργειάς μας;

Επειδή είναι αδύνατο για έναν εργαζόμενο

σε ένα συμβατικό ή πυρηνικό
εργοστάσιο παραγωγής

να γυρίσει ένα κουμπί για να παραχθεί

περισσότερη ή λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια

ανάλογα με το πόσα σύννεφα
υπάρχουν στον ουρανό.

Ο χρόνος απόκρισης
θα είναι απλά πολύ αργός.

Αντ' αυτού, για να ανταπεξέλθουμε
αυτές τις διακυμάνσεις,

επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια από
τις παραδοσιακές μονάδες

πάντοτε παράγεται.

Τις αίθριες ημέρες,

αυτή η επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια
ίσως πάει χαμένη,

αλλά όταν επικρατεί συννεφιά,

αυτή είναι που καλύπτει το κενό.

Σε αυτό βασιζόμαστε σήμερα

για μία σταθερή παροχή ενέργειας.

Για αυτό το λόγο, πολλοί ερευνητές

ενδιαφέρονται για
την πρόγνωση της κίνησης

και του σχηματισμού των νεφών,
από δορυφορικές εικόνες

ή κάμερες που παρατηρούν τον ουρανό

για να μεγιστοποιήσουν την ενέργεια
από ηλιακές ενεργειακές μονάδες

και να ελαχιστοποιήσουν
την απώλεια ενέργειας.

Αν το πετυχαίναμε αυτό,

θα μπορούσαμε να απολαύσουμε
αυτό το βίντεο

τροφοδοτούμενο μόνο
από τις ηλιακές ακτίνες

ανεξάρτητα από τον καιρό,

έστω και αν ο ήλιος λάμπει,

θα μπορούσατε να μπείτε
στον πειρασμό να βγείτε έξω

και να ατενίσετε τα σύννεφα με άλλο μάτι.