Δέσμευσις Ενεργείας από τον Ήλιο
ΜΠΗΚΑΤΕ ποτέ σε αυτοκίνητο εντελώς κλειστό που ήταν για πολλή ώρα κάτω από τον ζεστό ήλιο; Η ζέστη μπορεί να είναι σχεδόν ανυπόφορη! Χωρίς αμφιβολία, ο ήλιος είναι ασφαλώς τρομακτικά ισχυρή πηγή ενεργείας.
Απλώς σκεφθήτε, η ενέργεια του ηλίου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθή για να θερμάνη τα σπίτια μας, να θέση σε λειτουργία τις οικιακές μας συσκευές, να φωτίση τις πόλεις μας, να κινήση τα οχήματά μας και να ικανοποιήση κάθε ανάγκη ενεργείας που μπορεί να έχωμε. Πραγματικά, στη γη πέφτει τόσο πολλή ηλιακή ενέργεια που, αν ο άνθρωπος μπορούσε να δεσμεύση τη ροή της μόνον επί δέκα πέντε λεπτά, θα είναι αρκετή ενέργεια για να καλύψη τις παρούσες ανάγκες του κόσμου για ένα ολόκληρο έτος!
Εν τούτοις, υπάρχουν οι σκεπτικισταί. Πιστεύουν ότι το ηλιακό φως είναι διάχυτο για να είναι πρακτική πηγή ενεργείας. Αλλά, σύμφωνα με τον Τζ. Τ. Κέην, εκδότη του περιοδικού Προφέσιοναλ Εντζινήρ: «Περίπου η εξαπλάσια ή η δεκαπλάσια ποσότης της ενεργείας που απαιτείται για να θερμάνη το μέσο κτίριο στις Η.Π.Α. εκπέμπεται δι’ ακτινοβολίας πάνω στο κτίριο από τον ήλιο κάθε χρόνο.»
Αλλά είναι πραγματικά πρακτική η δέσμευσις ενεργείας από τον ήλιο; Μπορούν τα σπίτια σήμερα να χρησιμοποιήσουν οικονομικά αυτό το άφθονο ρεύμα ενεργείας;
Πρακτική Πηγή Ενεργείας;
Μπορεί να εκπλαγήτε από την πρόοδο που έχει γίνει ήδη για τη δέσμευσι της ηλιακής ενεργείας. Ο διακεκριμένος γεωλόγος Δρ. Μ. Κινγκ Χούμπερτ παρετήρησε: «Η ηλιακή ενέργεια δεν είναι απλώς θεωρία. Μιλούμε για πράγματα που ήδη μπορούμε να κάνωμε.»
Ποια είναι μερικά απ’ αυτά τα πράγματα; Παραδείγματος χάριν, μπορεί η ηλιακή ενέργεια να δεσμευθή για να εφοδιάση ένα σπίτι με ηλεκτρισμό; Σε μία επιστολή του προς τον εκδότη των Τάιμς της Νέας Υόρκης, ο Γερουσιαστής των Ηνωμένων Πολιτειών Τζέημς Αμπουρέζκ εξήγησε: «Η τεχνολογία για τη μετατροπή της ηλιακής ενεργείας σε σημαντικές ποσότητες ηλεκτρισμού είναι διαθέσιμη.» Συνεπώς, ο γερουσιαστής συνέστησε: «Θα έπρεπε να συγκεντρωθή μεγαλύτερη προσπάθεια στη μετατροπή ηλιακής ενεργείας σε χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια.»
Προς το παρόν, όμως, δεν υπάρχουν τα οικονομικά μέσα για να γίνη αυτό. Πράγματι, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η ηλιακή ενέργεια θα μπορούσε να δεσμευθή για να ικανοποιήση τις ανάγκες ενός σπιτιού για ηλεκτρικό ρεύμα. Το διαστημόπλοιο χρησιμοποιεί την ενέργεια του ηλίου για να κινήση τα ηλεκτρικά του εξαρτήματα. Αλλά η παραγωγή ηλεκτρισμού από το ηλιακό φως είναι ακόμη πολύ δαπανηρή ώστε δεν είναι πρακτική.
Πολλές αυθεντίες πιστεύουν ότι το πρώτο βήμα στη χρησιμοποίησι της ηλιακής ενεργείας δεν είναι η παραγωγή ηλεκτρισμού, αλλά η θέρμανσις του νερού και η θέρμανσις και η ψύξις των κτιρίων. Μερικοί ειδικοί στα θέματα που αφορούν τον ήλιο λέγουν ότι είναι πρακτικό να το κάμουν αυτό ακόμη και τώρα πολλοί ιδιοκτήτες σπιτιών. Η ιδέα είναι να δεσμευθή η θερμότης του ηλίου, ν’ αποθηκευθή και να διοχετευθή η θερμότης για να θερμάνη το σπίτι ή να χρησιμοποιηθή η θερμότης για να κινήση τη συσκευή κλιματισμού.
Ο Ντ. Έλλιοτ Γουίλμπουρ, διευθυντής αγορών και πωλήσεων της εταιρίας Άρθουρ Ντ. Λιττλ, που ασχολείται με την έρευνα του ηλιακού φωτός παρατηρεί: «Όλα τα υλικά που χρειάζονται για να εγκαθιδρυθή η ηλιακή θέρμανσις στα κτίρια, είναι διαθέσιμα στην αγορά τώρα. Το μόνο που χρειάζεται είναι μια εταιρία πρόθυμη να τα συναρμολογήση και να τα προσφέρη στο κοινό.»
Θ’ αρχίσουν οι εταιρίες να το κάνουν αυτό σύντομα; Ο Πήτερ Ε. Γκλέηζερ, αντιπρόεδρος της εταιρίας Λιττλ, είναι αισιόδοξος. «Μέσα σε τρία ως πέντε χρόνια,» ισχυρίζεται, «θα μπορήτε ν’ αγοράσετε ένα σύστημα ηλιακής θερμάνσεως από ένα κατάλογο του Σήαρς.
Υπάρχει λογική βάσις για τέτοια αισιοδοξία; Πρόκειται ν’ αναπτυχθή η βιομηχανία μαζικής ηλιακής θερμάνσεως;
Αυξανόμενο Ενδιαφέρον—Γιατί;
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το ενδιαφέρον για την ηλιακή ενέργεια αυξάνεται. Τον περασμένο Μάιο χιλιάδες άτομα παρακολουθούσαν ένα σεμινάριο περί ηλιακής ενεργείας που ωργανώθηκε από την Ένωσι Βιομηχανιών Ηλιακής Ενεργείας της Ουάσιγκτον D.C. Και όταν το Κέντρο Πληροφοριών Περιβάλλοντος του Γουίντερ Παρκ της Φλώριδας κυκλοφόρησε δωρεάν ένα βιβλιάριο με τίτλο «Πώς να Κατασκευάσετε ένα Ηλιακό θερμοσίφωνα Νερού,» τα πρώτα 5.000 αντίτυπα εξαντλήθηκαν σε δέκα μέρες.
Οι εφημερίδες και τα περιοδικά δημοσιεύουν σωρεία ιστορικών σχετικά με τη χρησιμοποίησι της ηλιακής ενεργείας για να θερμάνη πισίνες, σπίτια, σχολεία και άλλα κτίρια. Αναφέρομε μόνο μερικές εκθέσεις:
◆ Ένας εμφανιστής φωτογραφιών στο Κολοράντο εγκαθιστά σύστημα ηλιακής θερμάνσεως σε σύμπλεγμα κτιρίων.
◆ Η πόλις της Σάντα Κλάρα στην Καλιφόρνια σχεδιάζει να θερμαίνη και να ψύχη το νέο μορφωτικό κέντρο με ηλιακή ενέργεια.
◆ Ηλιακή θερμότης διοχετεύεται σε σχολείο της Ατλάντα στη Γεωργία· ήδη μερικά σχολεία κοντά στην Ουάσιγκτον D.C. στη Βαλτιμόρη και στη Βοστώνη θερμαίνονται με ηλιακή ενέργεια.
◆ Στο Βερμόντ, προγραμματίζεται θέρμανσις από το ηλιακό φως για ένα νέο συγκρότημα οικιών για διακοπές και σκι.
◆ Οι ιδιοκτήτες αγροκτημάτων που είναι στα Δυτικά επιδιώκουν ν’ αντικαταστήσουν τους στεγνωτήρες προπανίου με συλλέκτες ηλιακής θερμάνσεως για να ξηραίνουν τα σιτηρά τους.
Τι υπεκίνησε αυτό το ενδιαφέρον για τη χρήσι της ηλιακής ενεργείας; Κυρίως η κατανόησις ότι η αλλαγή στο παρόν σύστημα παραγωγής ενεργείας είναι αναπόφευκτη. Πρέπει να γίνη. Γιατί; Επειδή οι σπουδαιότερες πηγές ενεργείας που έχομε—το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και ο άνθραξ—είναι περιωρισμένες και μερικοί ειδικοί ισχυρίζονται ότι τα αποθέματα σύντομα θα εξαντληθούν. Ήδη οι τιμές των καυσίμων έχουν ανέλθει στα ύψη. Επί πλέον, η χρήσις ορυκτών καυσίμων αρχίζει να μολύνη το περιβάλλον σε απαράδεκτο βαθμό.
Το Μέλλον της Ηλιακής Ενεργείας Προμηνύεται Λαμπρό
Πολλά μπορούν να λεχθούν για την ηλιακή ενέργεια. Είναι άφθονη και προσιτή σε όλους, δεν μολύνει το περιβάλλον και είναι δωρεάν· στοιχίζει μόνον η δέσμευσίς της. Λέγουν ότι αν παρήγοντο μαζικά τα συστήματα ηλιακής θερμάνσεως, θα ήταν πιο οικονομικά από τα συνηθισμένα συστήματα θερμάνσεως.
Επειδή γνωρίζουν την αξία της ηλιακής ενεργείας, πολλοί επιστήμονες προωθούν τη χρήσι, της σε μεγάλη κλίμακα. Ο Δρ. Χάρολντ Ι. Τζέλιγκερ, χημικός της Νέας Υόρκης, είπε τα εξής σε μια πρόσφατη διεθνή διάσκεψι για το περιβάλλον: «Είναι φανερό ότι η μόνη μακροχρόνια, λύσις στο παγκόσμιο πρόβλημα της ενεργείας και της μολύνσεως, είναι η χρήσις της ηλιακής ενεργείας.»
Αυτή η πηγή ενεργείας κερδίζει επίσης πολιτική αξιοπιστία. Επί πολλά χρόνια, η κυβέρνησις των Ηνωμένων Πολιτειών δαπανούσε μόνο $100.000 περίπου ετησίως για τα ηλιακά προγράμματα. Αλλά το 1973 αυτό το ποσόν ανήλθε σε $4 εκατομμύρια, κατόπιν το 1975 σε $25 εκατομμύρια περίπου και για το 1976 μια κοινοβουλευτική πηγή προβλέπει ότι θα διατεθούν περισσότερα από $100 εκατομμύρια για την έρευνα και την ανάπτυξι της ηλιακής ενεργείας.
Σε μερικές χώρες δεσμεύουν ήδη ηλιακή ενέργεια για την κάλυψι μεγάλου μέρους των αναγκών για την θέρμανσι του ύδατος. Παραδείγματος χάριν, στην Ιαπωνία, πωλήθηκαν το 1974 περίπου 160.000 μονάδες θερμού ύδατος που λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια. Λέγεται ότι το Ισραήλ έχει περίπου 150.000 τέτοιες εγκαταστάσεις που προμηθεύουν θερμό νερό από τη θερμότητα του ηλίου περίπου για μια στις πέντε οικογένειες. Και σύμφωνα με υπολογισμούς 10.000 σπίτια στην Αυστραλία χρησιμοποιούν θερμοσίφωνες ύδατος που λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια.
Το ηλιακό φως θα μπορούσε επίσης σύντομα να γίνη σημαντική πηγή ενεργείας στις Ηνωμένες Πολιτείες. Μπορεί να σας φανή παράξενο αλλά πάνω από το 80 τοις εκατό του λογαριασμού ηλεκτρικού του μέσου ιδιοκτήτου οικίας είναι για ζεστό νερό και για συστήματα θερμάνσεως και ψύξεως. Και περισσότερο από το ένα τέταρτο όλης της ενεργείας που καταναλώνεται στη χώρα, καταναλίσκεται γι’ αυτές τις τρεις χρήσεις! Έτσι, αν το ηλιακό φως δεσμευθή μόνο γι’ αυτούς τους σκοπούς, θα εξοικονομηθούν καθημερινώς εκατομμύρια βαρέλια πετρέλαιο.
Μια μελέτη του περασμένου έτους έδειξε ότι σχεδόν διακόσια σπίτια που διαθέτουν ηλιακή θέρμανσι κτίσθηκαν ή είναι υπό κατασκευήν ή υπό μελέτην στις Η.Π.Α. Για τον εφοδιασμό αυτών των σπιτιών ιδρύθηκε μια βιομηχανία ηλιακών εξαρτημάτων· πραγματικά, αναφέρεται ότι υπάρχουν πολλοί κατασκευαστές ηλιακού εξοπλισμού. Αλλά, ίσως να διερωτάσθε τι περιλαμβάνεται σ’ ένα σύγχρονο σύστημα ηλιακής θερμάνσεως;
Πώς Δεσμεύεται η Ενέργεια του Ηλίου
Αφού η βιομηχανία βρίσκεται σε νηπιακή κατάστασι, η πραγματοποίησις αυτού του σχεδίου είναι δύσκολη. Αλλά το βασικό σύστημα αποτελείται από ένα συλλέκτη ηλιακής ενεργείας, μια δεξαμενή αποθηκεύσεως και ένα σύστημα διανομής.
Ο συλλέκτης συνήθως τοποθετείται στη στέγη και σε τέτοια γωνία ώστε να δεσμεύη τη μεγίστη δυνατή ποσότητα του ηλιακού φωτός. Η βασική αρχή του συλλέκτου είναι η ίδια με την αρχή που διέπει το θερμοκήπιον. Μαύρες πλάκες απορροφήσεως καλύπτονται από γυαλί ή πλαστικό. Αυτές οι πλάκες μπορεί ν’ αποτελούνται από φύλλα αλουμινίου βαμμένα μ’ ένα ειδικό μαύρο επίστρωμα που απορροφά τη θερμότητα. Ένα υγρό, συνήθως νερό, διοχετεύεται με σωληνώσεις μέσα στο μαύρο φάτνωμα. Σ’ ένα σύστημα δημιουργούν στο φάτνωμα αυλακώσεις και οι αυλακώσεις πλαισιώνονται σε σωληνώσεις σαν τις σωληνώσεις των θερμαντικών σωμάτων.
Το ηλιακό φως διεισδύει στο γυαλί ή στο πλαστικό και τα μαύρα φατνώματα απορροφούν τη δεσμευμένη θερμότητα. Το νερό που ρέει στις σωληνώσεις του φατνώματος μπορεί να θερμανθή έως 200 βαθμούς Φαρενάιτ (93° Κελσίου) και περισσότερο. Αυτό το ζεστό νερό ρέει στη δεξαμενή αποθηκεύσεως που βρίσκεται συνήθως στο υπόγειο. Εν τούτοις, σ’ ένα απλό σύστημα θερμού ύδατος, η δεξαμενή συχνά τοποθετείται στη στέγη μαζί με τους συλλέκτες. Μια δεξαμενή χωρητικότητος 140 γαλλονιών μπορεί να εφοδιάση με θερμό νερό μια τετραμελή οικογένεια.
Αλλά για να καλυφθούν και οι ανάγκες θερμάνσεως και ψύξεως, απαιτείται δεξαμενή αποθηκεύσεως μερικών χιλιάδων γαλλονιών για το μέσο σπίτι των Η.Π.Α. Ένα σύστημα θερμαίνει το σπίτι ως εξής: Το θερμό νερό διοχετεύεται από τη δεξαμενή στις θερμαντικές σωληνώσεις ενός αγωγού. Έπειτα, εισάγεται αέρας μέσα στις σωληνώσεις, θερμαίνεται ο αέρας και κυκλοφορεί για να θερμαίνη το σπίτι.
Για να ψυχθή το σπίτι, το θερμό νερό περνά μέσα από μια συσκευή κλιματισμού που έχει τροποποιηθή έτσι ώστε να χρησιμοποιή ζεστό νερό ως πηγή ενεργείας αντί καυστήρος αερίου. Η ηλιακή συσκευή κλιματισμού είναι σπουδαία επειδή, όταν ο ήλιος καίη περισσότερο και απαιτείται περισσότερος κλιματισμός, υπάρχει η ενέργεια για να λειτουργήση το σύστημα.
Αλλά μπορεί τώρα να παραχθή μαζικώς ένα αποτελεσματικό σύστημα ηλιακής θερμότητας; Πολλοί επιστήμονες το πιστεύουν αυτό. Δύο καθηγητές του Πανεπιστημίου των Συρακουσών της Βορείου Πολιτείας της Νέας Υόρκης έγραψαν: «Η τεχνολογία είναι αρκετά προχωρημένη ώστε μπορεί να αρχίση να το εφαρμόζη σε ευρεία κλίμακα. Μερικοί ερευνηταί, μηχανικοί και αρχιτέκτονες, περιλαμβανομένων και μελών του Συμβουλίου Ερεύνης Ενεργείας του Πανεπιστημίου των Συρακουσών πιστεύουν τώρα ότι είναι δυνατόν να κτισθούν σπίτια ακόμη και στο δικό μας πλάτος που να εξαρτώνται εξ ολοκλήρου από την ηλιακή ενέργεια για θερμότητα.»
Όπως παρατηρήσαμε πιο πάνω, μερικοί ειδικοί επί της ηλιακής ενεργείας πιστεύουν ότι σε τρία ως πέντε χρόνια θα υπάρχη στην αγορά τέτοιο ηλιακό σύστημα θερμότητας. Αλλά ο καθηγητής Ρόλαντ Γουίνστον του Πανεπιστημίου του Σικάγου, ο οποίος μελετά επί χρόνια την ηλιακή ενέργεια, προειδοποιεί: «Υπάρχει μεγάλη απόστασις από τα λιγοστά σπίτια που χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια ως την αγορά εγκαταστάσεων ηλιακής θερμότητας από τους καταλόγους του Σήαρς.»
Θα είναι ενδιαφέρον να παρακολουθήσωμε τις εξελίξεις. Αλλά, ταυτοχρόνως, τι θα λεχθή για τις προοπτικές της ηλεκτρικής ενεργείας που παράγεται από τον ήλιο;
Ηλιακή Ενέργεια για Ηλεκτρικό Ρεύμα
Υπάρχουν δύο τρόποι παραγωγής ηλεκτρισμού από τον ήλιο οι οποίοι συζητούνται συχνά. Πρώτον, το ηλιακό φως μπορεί να χρησιμοποιηθή για να θερμάνη ένα υγρό που παράγει ατμό, ο οποίος κινεί μια τουρμπινομηχανή. Υπολογίζεται ότι μια επιφάνεια συγκεντρώσεως ηλιακής ενεργείας πέντε έως επτά τετραγωνικών μιλίων θα μπορούσε να τροφοδοτήση μια εγκατάστασι ατμού ικανή να αποδώση την παραγωγή ενεργείας των μεγαλυτέρων εγκαταστάσεων πυρηνικής ενεργείας. Μερικοί προτείνουν την κατασκευή τέτοιας ηλιακής ηλεκτρικής εγκαταστάσεως.
«Φαίνεται πιθανό,» παρατηρεί ο Δρ. Ρ. Σ. Τζόρνταν, διευθυντής της Σχολής Μηχανικής και Αεροναυτικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου της Μιννεσότα, «ότι χρησιμοποιώντας τα υλικά και τις μεθόδους που διαθέτομε σήμερα, μπορούμε να μετατρέψωμε σε θερμική ενέργεια το 20% της ηλιακής ενεργείας που πέφτει στη Γη σ’ ένα δεδομένο σημείο. Αυτό θα σήμαινε αρκετή ενέργεια για να καλύψη τις ανάγκες αυτού του έθνους για πολλά χρόνια, με δαπάνη στην οποία μπορούμε ν’ ανταποκριθούμε, χρησιμοποιώντας ανεκμετάλλευτες περιοχές της χώρας μας—όπως τις ερήμους—χωρίς να προξενούμε μόλυνσι.»
Εν τούτοις, μερικοί θεωρούν αυτό το είδος εγκαταστάσεων ηλεκτρικής ενεργείας ως εσφαλμένο στόχο. Ο Δρ. Έριχ Α. Φάρμπερ, επικεφαλής μιας από τις μεγαλύτερες επιτροπές ερεύνης ηλιακής ενεργείας του κόσμου, λέγει: «Δεν μπορείτε να τοποθετήσετε μια μεγάλη εγκατάστασι ενεργείας στην Αριζόνα και να στείλετε την ενέργεια στη Φλώριδα. Η ηλιακή ενέργεια πέφτει στη στέγη σας, στην αυλή σας, στους τοίχους του σπιτιού σας. Μπορείτε να την αναπτύξετε οικονομικά ακριβώς εκεί που είσθε. Δεν χρειάζεσθε μεγάλους σταθμούς παραγωγής ηλιακής ενεργείας.»
Πραγματικά, το ηλιακό φως μπορεί να μετατραπή σε ηλεκτρική ενέργεια ακριβώς στο σπίτι σας. Αυτό μπορεί να γίνη με ηλιακά κύτταρα. Αυτά είναι λεπτές φλούδες πυριτίου που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα όταν χτυπήση στην επιφάνειά τους το ηλιακό φως. Τέτοια φωτοβολταϊκά κύτταρα τώρα παράγουν ηλεκτρισμό στα διαστημόπλοια. Αν τοποθετηθούν χίλια τετραγωνικά πόδια απ’ αυτά τα μακρόβια κύτταρα στη στέγη, θα μπορούσαν να καλύψουν τις ανάγκες ηλεκτρισμού του συγχρόνου σπιτιού. Εν τούτοις, τα ηλιακά κύτταρα είναι πάρα πολύ ακριβά για τέτοια χρήσι. Αλλά, δεν θα είναι κατ’ ανάγκην πάντοτε ακριβά, υποστηρίζει ο Γερουσιαστής των Ηνωμένων Πολιτειών Τζέημς Αμπουρέζκ.
«Υπάρχουν,» λέγει, «πολυάριθμα εργαστήρια σ’ όλη τη χώρα που παράγουν κανονικά φωτοβολταϊκά κύτταρα, τα οποία, αν παραχθούν μαζικώς θα μπορούσαν (κατά τη γνώμη των μηχανικών ηλιακών κυττάρων) να συναγωνισθούν άλλους τύπους παραγωγής ηλεκτρικής ενεργείας. . . . Και η μετατροπή της ηλιακής ενεργείας σε ηλεκτρισμό θα έχη πολύ μεγαλύτερη απήχησι σε πολύ περισσότερους ανθρώπους παρά η προσπάθεια να εγκατασταθούν μηχανήματα θερμάνσεως και ψύξεως με ηλιακή ενέργεια στα σπίτια των Ηνωμένων Πολιτειών.»
Τι Μέλλον Υπάρχει για την Ηλιακή Ενέργεια;
Πράγματι, ο ήλιος είναι μια πλούσια, απηλλαγμένη από μόλυνσι, πηγή ενεργείας που μπορεί να δεσμευθή για να εξυπηρετήση τις ανάγκες του ανθρώπου. Πώς θα γίνη αυτό; Πότε; Αυτές είναι λογικές ερωτήσεις.
Ομολογουμένως, υπάρχουν εμπόδια. Η έκδοσις Μασίν Ντηζάιν παρατηρεί: «Η επί μακρόν χρόνον άγνοια της ηλιακής ενεργείας μπορεί πιθανόν ν’ αποδοθή στα οικονομικά, επενδεδυμένα συμφέροντα και στην κυβερνητική γραφειοκρατία που βασίζονται στα συστήματα των ορυκτών καυσίμων.»
Θα υπερπηδηθούν αυτά τα εμπόδια; Θα υπάρξη συμφωνία για την ανάπτυξι αυτής της απηλλαγμένης από μόλυνσι πηγής ενεργείας, ώστε να διατηρηθούν τα ταχέως εξαντλούμενα αποθέματα πετρελαίου, φυσικού αερίου και άνθρακος; Θα είναι ενδιαφέρον να δούμε.