Dlaczego nie użwamy tylko energii słonecznej? - Alexandros George Charalambides

Pełna lekcja: http://ed.ted.com/lessons/why-aren-t-we-only-using-solar-power-alexandros-george-charalambides

Energia słoneczna jest tańsza i bardziej zrównoważona niż dzisiejsze elektrownie zasilane węglem, więc dlaczego się jeszcze na nią nie przestawiliśmy? Winowajcami są chmury, przez które trudno kontrolować energię słoneczną. Alexandros George Charalambides wyjaśnia, jak wieże i panele słoneczne wytwarzają elektryczność i jak naukowcy starają się stworzyć system, który może funkcjonować nawet przy zachmurzeniu.

Lekcja: Alexandros George Charalambides, animacja: Ace & Son Moving Picture Co., LLC.

Mamy dobre powody do całkowitego
przestawienia się na energię słoneczną.

Jest często tańsza

i zdecydowanie bardziej zrównoważona

niż zależność od tradycyjnych elektrowni

wykorzystujących zasoby takie jak węgiel,

którego w końcu zabraknie.

Czemu nie przerzucić się
całkowicie na energię słoneczną?

Ponieważ jest jeden czynnik,

przez który energia słoneczna
jest nieprzewidywalna:

zachmurzenie.

Część promieni słonecznych
dochodzących do Ziemi

jest wchłaniania przez atmosferę,

część odbija się z powrotem
w przestrzeń kosmiczną,

reszta dociera do powierzchni ziemi.

Promienie, które docierają do celu,
nazywamy promieniowaniem bezpośrednim.

Te, które ulegają odbiciu przez chmury,

to promieniowanie rozproszone.

A te, które odbijają się
od jakiejś powierzchni,

na przykład pobliskiego budynku,

zanim dotrą do elektrowni słonecznej,

nazywamy promieniowaniem odbitym.

Zanim jednak zbadamy, jak chmury
wpływają na promienie słoneczne

i wytwarzanie energii,

zobaczmy, jak działa system
wykorzystujący energię słoneczną.

Zacznijmy od wieży słonecznych.

Centralną wieżę otacza
ogromne pole luster,

które śledzą wędrówkę słońca po niebie

i skupiają tylko promienie bezpośrednie
w jednym punkcie wieży.

Przypomina to trochę
nadgorliwego plażowicza.

Ciepło wytwarzane przez te promienie
jest tak ogromne,

że doprowadza do wrzenia wodę,

która produkuje parę napędzającą
tradycyjną turbinę,

co z kolei wytwarza elektryczność.

Mówiąc jednak o systemach
energetyki słonecznej,

mamy zazwyczaj na myśli fotowoltaikę,
czyli panele słoneczne.

To ich używa się najczęściej
do wytwarzania energii słonecznej.

Fotony z promieni słonecznych padają
na powierzchnię takiego panelu.

Uwalnia to elektrony, sprawiając,
że zaczyna płynąć prąd elektryczny.

Panele słoneczne wykorzystują
wszystkie rodzaje promieniowania

a wieże słoneczne
tylko promieniowanie bezpośrednie.

Dlatego ważnym czynnikiem są chmury:

w zależności od rodzaju chmur
i ich położenia względem słońca

mogą one zwiększać lub zmniejszać
ilość wytwarzanej energii.

Nawet kilka cumulusów
przesłaniających słońce

może obniżyć produkcję prądu
w wieżach słonecznych niemal do zera,

bo polegają one jedynie
na promieniach bezpośrednich.

W przypadku paneli słonecznych
produkcja prądu też wtedy spada,

ale nie tak bardzo, bo panele wykorzystują
wszystkie rodzaje promieniowania.

Wszystko to jednak
ściśle zależy od położenia chmur.

Dzięki odbiciu i konkretnemu zjawisku
nazywanemu rozwiązaniem Mie,

chmury mogą skupić
promienie słoneczne tak,

że promieniowanie bezpośrednie
wychwytywane przez panele

zwiększy się o ponad połowę.

Jeśli nie weźmie się tego pod uwagę,
można uszkodzić panele.

Dlaczego to takie ważne?

Byłoby szkoda, gdyby ta lekcja
nagle się wyłączyła tylko dlatego,

że chmura przeszła nad panelem na dachu.

W wieżach słonecznych nadwyżkę ciepła

gromadzi się w wielkich zbiornikach
stopionych soli lub oleju

i zużywa w miarę potrzeby,

co rozwiązuje problem zmian promieniowania

i wyrównuje ilość produkowanego prądu.

Jednak w przypadku paneli słonecznych
nie ma na razie żadnego sposobu,

żeby przystępnym kosztem
przechowywać nadwyżkę energii.

Tu wkraczają tradycyjne elektrownie,

bo żeby skorygować fluktuacje
elektrowni słonecznych,

zawsze potrzebny jest prąd
z tradycyjnych źródeł.

Ale dlaczego polegamy
na tradycyjnych elektrowniach

jako na głównym źródle energii,
zamiast traktować je jako rezerwę?

Bo pracownik elektrowni
węglowej lub atomowej

nie da rady regulować pokrętłem

ilość wytworzanego prądu
w zależności od aktualnego zachmurzenia.

Czas reakcji byłby po prostu za wolny.

Zamiast tego, żeby uwzględnić fluktuację,

produkuje się pewną ilość prądu
w tradycyjnych elektrowniach.

W bezchmurne dni

ta nadwyżka się marnuje,

ale kiedy przeważają chmury,

- uzupełnia braki.

Na tym obecnie polega

ciągłe zaopatrzenie w energię.

Z tego powodu wielu badaczy

zajmuje się przewidywaniem ruchu

i formowania się chmur

przy pomocy obrazów satelitarnych
i kamer skierowanych na niebo

aby zmaksymalizować produkcję energii

i zminimalizować straty.

Gdyby się to udało,

moglibyście cieszyć się tym filmem

zasilani wyłącznie promieniami słońca,

niezależnie od pogody.

Jednak kiedy świeci słońce,
możecie się skusić

aby wypuścić się na zewnątrz

i w inny sposób przypatrywać się chmurom.