Η Γαλλία Πρωτοπόρος στη Βιομηχανική Χρήσι της Ηλιακής Ενεργείας

Από τον ανταποκριτή του «Ξύπνα!» στη Γαλλία

ΜΕΧΡΙ τα μέσα του περασμένου αιώνος, ο άνθρωπος έκαιγε ξύλο για να ικανοποιήση τις περισσότερες από τις ανάγκες του σε καύσιμα και ενέργεια. Αλλά με την εμφάνισι της βιομηχανικής εποχής, χρειαζόταν όλο και περισσότερη ενέργεια για να τεθή σε κίνησι ο αυξανόμενος αριθμός των μηχανών. Έτσι, άρχισε να χρησιμοποιήται σε μεγάλη κλίμακα ο άνθρακας. Πράγματι, μέχρι το 1910 ήδη τα τρία τέταρτα των αναγκών του ανθρώπου για ενέργεια καλύπτοντο από τον άνθρακα.

Το 1859 περίπου, άρχισε να χρησιμοποιήται ένας άλλος τύπος ορυκτού καυσίμου, το ορυκτέλαιο (πετρέλαιο), που επρόκειτο να έχη πολύ περισσότερες βιομηχανικές χρήσεις απ’ ό,τι ο άνθρακας. Η ανακάλυψις των μηχανών εσωτερικής καύσεως αύξησε την παραγωγή οχημάτων με κινητήρα όλων των ειδών, όπως αυτοκίνητα, φορτηγά και αεροπλάνα.

Η όλο και μεγαλύτερη βιομηχανική χρήσις του άνθρακα και του πετρελαίου έπαιξε αποφασιστικό ρόλο στη μόλυνσι της γης. Ο λόγος είναι ότι τα καύσιμα αυτά δεν καίγονται τελείως. Ελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα μεγάλες ποσότητες αερίων—μονοξείδιο του άνθρακα, οξείδια του αζώτου και θειούχα οξείδια—καθώς επίσης και στερεά σωματίδια.

Όπως συμβαίνει και σε άλλες βιομηχανικές χώρες, η μόλυνσις βρίσκεται σε άνοδο στη Γαλλία. Στη διάρκεια επισκευών στο Λούβρο στο Παρίσι, διαπιστώθηκε ότι η λιθοδομή υπέφερε σημαντικά από τις οξειδωτικές επιδράσεις της μολύνσεως της ατμοσφαίρας. Μερικοί ογκόλιθοι είχαν χάσει επτά εκατοστά (2 3/4 ίντσες) του αρχικού τους πάχους. Σήμερα η οξείδωσις διαβρώνει τη λιθοδομή κατά τρία χιλιοστά (πάνω από 1/10 της ίντσας) το χρόνο, 100 φορές περισσότερο απ’ ό,τι στις αρχές του αιώνα!

Τα πρόσφατα χρόνια η πυρηνική ενέργεια εμφανίσθηκε σαν πιθανός αντικαταστάτης του πετρελαίου. Εν τούτοις, η βιομηχανική της χρήσις παρουσιάζει πολλές δυσκολίες. Πρώτα-πρώτα, υπάρχει ο κίνδυνος της ραδιενεργού μολύνσεως που θα μπορούσε να προκύψη ύστερ’ από κάποιο ατύχημα. Επίσης, υπάρχει πιθανός κίνδυνος για την οικολογία. Εκφράζονται φόβοι ότι, όσο αυξάνονται οι σταθμοί πυρηνικής ενεργείας, οι ποταμοί και οι λίμνες θα καταστραφούν από τη θερμική μόλυνσι. Αυτό συμβαίνει επειδή ένας σταθμός πυρηνικής ενεργείας, για να ψύξη τα μηχανήματά του, τραβά τεράστιες ποσότητες κρύου νερού από κάποιο κοντινό ποταμό ή λίμνη. Κατόπιν, το θερμό νερό επιστρέφεται στην πηγή του. Όταν ανέρχεται η θερμοκρασία μιας λίμνης ή ενός ποταμού, η ποσότης του οξυγόνου που βρίσκεται στο νερό μειώνεται. Αυτό όχι μόνο φονεύει τα ψάρια, αλλά και ευνοεί την αύξησι φυκιών, τα οποία επίσης καταναλώνουν οξυγόνο όταν αποσυντίθενται.

Αυτά τα δυσάρεστα γεγονότα δίνουν έμφασι στην ανάγκη εξευρέσεως πηγών ενεργείας απηλλαγμένων από μόλυνσι. Ο ήλιος ανταποκρίνεται σ’ αυτή την απαίτησι ακριβώς. Η ηλιακή ενέργεια, μολονότι εμφανίζεται κατά διαλείμματα και αραιά, είναι κατανεμημένη με τόση αφθονία σ’ όλη την επιφάνεια της γης, ώστε κάθε τετραγωνικό μίλι γης και θάλασσας λαμβάνει αρκετά εκατομμύρια κιλοβατώρια ημερησίως. Αυτό το είδος ενεργείας είναι εκ φύσεως άφθονο, και εξηγεί γιατί πολλές χώρες, μεταξύ των οποίων και η Γαλλία, έχουν αναλάβει να διανοίξουν την οδό για βιομηχανική χρήσι της ηλιακής ενεργείας.

Εκμετάλλευσις της Ηλιακής Ενεργείας

Ο Άγγλος χημικός Τζόζεφ Πρίστλεϋ, όταν επισκέφθηκε το Παρίσι τον Οκτώβριο τον 1774, είπε στον Γάλλο χημικό Αντουάν Λαβουαζιέ για ένα πείραμα, κατά το οποίο υπέβαλε σε θερμότητα οξείδιο του υδραργύρου, μέσω ηλιακής ακτινοβολίας την οποία συγκέντρωσε μ’ ένα ισχυρό φακό. Ο Λαβουαζιέ έκανε πάλι το πείραμα και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι ένα κράμα από δύο κυρίως διαφορετικά αέρια, τα οποία ωνόμασε «ζωτικό αέρα» (οξυγόνο) και «μη ζωτικό αέρα» (άζωτο). Συνεπώς, και τον 18ο ακόμη αιώνα ήταν δυνατή η παραγωγή υψηλής θερμοκρασίας με τη χρήσι ηλιακής ακτινοβολίας.

Επί δεκαετίες, οι ερευνητές του C.N.R.S. ή Centre national de la recherche scientifique (Γαλλικό Εθνικό Κέντρο Επιστημονικών Ερευνών) ακολούθησαν τα βήματα του Λαβουαζιέ. Το 1946 ετέθη σε λειτουργία στο Μεντόν, στα περίχωρα του Παρισιού, η πρώτη ηλιακή κάμινος και έγιναν διάφορα πειράματα σε υψηλές θερμοκρασίες (3.000 βαθμών Κελσίου, ή πάνω από 5.400 βαθμών Φαρενάιτ).

Εν τούτοις, ως αποτέλεσμα της ερεύνης πάνω στην απλή πρωτότυπη κάμινο από το 1949 και εξής στο Μον Λουί, στα Γαλλικά Πυρηναία, δημιουργήθηκε τελικά η ηλιακή κάμινος Οντεϊλλό. Ύστερα από μια μακρά περίοδο τελειοποιήσεως και ρυθμίσεως, ετέθη τελικά σε λειτουργία το 1970. Σήμερα, η Γαλλία έχει μια μεγάλη ηλιακή κάμινο στο Φον-Ρωμώ-Οντεϊλό-Βία, κοντά στο Μον Λουί, σε ύψος 1.600 μέτρων (5.250 ποδών). Αυτή η όμορφη ορεινή περιοχή απολαμβάνει εξαιρετική ηλιοφάνεια, η οποία δίνει τη δυνατότητα στην κάμινο των 1.000 κιλοβάτ, να φθάση τη θερμοκρασία των 3.800 βαθμών Κελσίου (6.800 και πλέον βαθμοί Φαρενάιτ).

Διάφορες μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δέσμευσι της ηλιακής ακτινοβολίας, όπως η χρήσις υαλοπινάκων, οι οποίοι, λειτουργώντας με τις αρχές ενός θερμοκηπίου, μπορούν εύκολα να παράγουν θερμοκρασίες οι οποίες πλησιάζουν τους 100 βαθμούς Κελσίου (212 βαθμούς Φαρενάιτ)—το σημείο βρασμού του νερού. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον για οικιακούς σκοπούς, όπως για τη θέρμανσι των σπιτιών και τη θέρμανσι και απόσταξι του νερού. Αν χρειάζεται μεγαλύτερη θερμοκρασία, οι ακτίνες που έρχονται κατ’ ευθείαν από τον ήλιο πρέπει να συγκεντρωθούν από μια κατάλληλη οπτική συσκευή.

Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία στο σημείο που συγκλίνουν όλες οι ακτίνες (εστιακό σημείο), τόσο ισχυρότερη πρέπει να είναι η συγκέντρωσις. Η συγκέντρωσις δεκάδων χιλιάδων ανακλάσεων της ιδίας πηγής φωτός σε μια μικρή περιοχή δεν είναι εύκολο έργο, εξ αιτίας της κινήσεως της γης γύρω από τον ήλιο. Η δυσκολία αυτή, όμως, έχει υπερπηδηθή στην ηλιακή κάμινο Οντεϊλλό, η οποία συγκεντρώνει πάνω από 20.000 είδωλα στο εστιακό σημείο. Αυτό το αξιοσημείωτο αποτέλεσμα είναι ο καρπός μακροχρόνιων ερευνών.

Η Ηλιακή Κάμινος

Βασικά, η ηλιακή κάμινος Οντεϊλλό αποτελείται από τρία διαφορετικά στοιχεία: (1) επίπεδα κάτοπτρα, (2) ένα μεγάλο παραβολικό κάτοπτρο και (3) έναν πύργο που στεγάζει το εστιακό σημείο, ή εστία. Όπως φαίνεται από το συνοδευτικό διάγραμμα, οι ακτίνες του ηλίου πέφτουν σε δεκάδες επίπεδα κάτοπτρα και ανακλώνται στο παραβολικό κάτοπτρο, το οποίο, εν συνεχεία, συγκεντρώνει τις ακτίνες στην εστία που είναι απέναντι του στον πύργο.

Τα 63 κινητά επίπεδα κάτοπτρα, κάθε ένα από τα οποία αποτελείται από 180 επίπεδους υαλοπίνακες, τοποθετούνται κατά βαθμίδες σε οκτώ επίπεδα. Το κάθε ένα, που έχει επιφάνεια 45 τετραγωνικά μέτρα (484 τετραγωνικά πόδια), βρίσκεται σε διαφορετική σειρά για ν’ αποφεύγεται κάθε σκιά στη δέσμη των ακτίνων, οι οποίες κατευθύνονται προς το παραβολικό κάτοπτρο. Λόγω της περιστροφής της γης, η θέσις του ηλίου στον ουρανό μας αλλάζει συνεχώς. Εν τούτοις, κάθε επίπεδο κάτοπτρο μπορεί ν’ ακολουθή τον ήλιο στο ατέλειωτο ταξίδι του, μέσω οπτικών και ηλεκτρονικών καθοδηγητικών συσκευών. Οι κινήσεις που ακολουθούν τα κάτοπτρα επιτυγχάνονται με υδραυλικούς γρύλους.

Το μεγάλο ακίνητο παραβολικό κάτοπτρο, που στηρίζεται σε μια κατασκευή από μπετόν ύψους 40 μέτρων (130 ποδών) και πλάτους 54 μέτρων (177 ποδών), αποτελείται από 9.500 κάτοπτρα, που το κάθε ένα έχει επιφάνεια 45 εκατοστά (περίπου 18 ίντσες). Κάθε έδρα σ’ αυτό το γιγαντιαίο κάτοπτρο έπρεπε να είναι μηχανικά κεκλιμένη, προσανατολισμένη και ρυθμισμένη, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η μεγίστη συγκέντρωσις στην εστία. Όπως ήδη αναφέραμε, το παραβολικό κάτοπτρο λαμβάνει ηλιακή ακτινοβολία μέσω 63 κινητών επιπέδων κατόπτρων.

Όλες οι ακτίνες που έρχονται από το παραβολικό κάτοπτρο συγκλίνουν προς την εστία η οποία στεγάζεται σ’ έναν πύργο σε απόστασι 18 μέτρων (59 ποδών) από το παραβολικό κάτοπτρο. Το προκύπτον σημείον εστιάσεως έχει διάμετρο περίπου 40 εκατοστά (σχεδόν 16 ίντσες). Η ενέργεια που συγκεντρώνεται σ’ αυτό το ελλειπτικό σημείο ανέρχεται σε 1.000 κιλοβάτ. Η υψηλή συγκέντρωσις κάνει δυνατή την επίτευξι θερμοκρασίας 3.800 βαθμών Κελσίου (6.872 βαθμών Φαρενάιτ). Σ’ αυτό το σημείο θερμότητος υψηλής ισχύος έχουν εγκατασταθή διάφορες πειραματικές συσκευές.

Πλεονεκτήματα της Ηλιακής Καμίνου

Η ηλιακή κάμινος υπερέχει σημαντικά από άλλους τύπους καμίνων. Το ακόλουθο απόσπασμα από μια δημοσίευσι του C.N.R.S. δίδει έμφασι σε ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά της: «Στις βασικές έρευνες οι ηλιακές κάμινοι αποτελούν ένα έξοχο μέσον για τη διεξαγωγή πειραμάτων που χρειάζονται 1.000 έως 3.800 βαθμούς Κελσίου [περίπου 1.800 έως 6.800 βαθμούς Φαρενάιτ] με συνθήκες υπερβολικής καθαρότητος.» Αυτό συμβαίνει επειδή η ηλιακή κάμινος επιτρέπει την επεξεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες συγκεντρώνοντας τις θερμές ακτίνες στα υλικά που πρόκειται να υποστούν επεξεργασία μάλλον, παρά τήκοντάς τα σε μια χοάνη, όπως συμβαίνει με τις ηλεκτρικές καμίνους υψηλής συχνότητας.

Η ηλιακή κάμινος Οντεϊλλό καθιστά εύκολη την τήξι δύστηκτων οξειδίων, δηλαδή, οξειδίων που λειώνουν μόνο σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 2.000 βαθμούς Κελσίου ή 3.600 βαθμούς Φαρενάιτ), καθώς επίσης και ειδικά κράματα μετάλλων, τα οποία, επίσης, είναι δύστηκτα.

Οι ηλιακές κάμινοι είναι επίσης πολύ εύκολες στη χρήσι. Μπορούν να τεθούν σε λειτουργία γρήγορα και απλά. Επί πλέον, δεν έχουν μειονεκτήματα όπως είναι ο βομβαρδισμός ηλεκτρονίων που συμβαίνει σε ωρισμένα θερμαντικά συστήματα, τα οποία απαιτούν την επεξεργασία των υλικών σε κενό αέρος. Τέλος—και καθόλου ασήμαντο—η θερμική ενέργεια που παράγεται στο Οντεΐλλό επιτυγχάνεται χωρίς σχεδόν καθόλου έξοδα λειτουργίας.

Ο Ηλιακός Ενεργειακός Σταθμός

Ένας σταθμός στον τομέα της ηλιακής ενεργείας επετεύχθη στις 19 Νοεμβρίου 1976, όταν, για πρώτη φορά, ένας ηλιοθερμοδυναμικός ενεργειακός σταθμός προμήθευσε ηλεκτρισμό στο Γαλλικό εθνικό σύστημα ηλεκτρικής ενεργείας.

Για να το πούμε απλά, αυτό το πειραματικό εργοστάσιο ηλιακής ενεργείας, λειτουργεί ως εξής: Η θερμοκρασία ενός θερμικού υγρού που ονομάζεται «γκιλοθερμικό» αυξάνεται σε 335 βαθμούς Κελσίου (635 βαθμούς Φαρενάιτ) σ’ ένα ατμολέβητα, ο οποίος είναι τοποθετημένος στην εστία του συγκροτήματος Οντεΐλλό. Μέσω μιας συσσωρευτικής συσκευής και τριών ανταλλακτών, αυτό το υγρό παράγει ατμό στους 270 βαθμούς Κελσίου (518 βαθμούς Φαρενάιτ). Ο ατμός, κατόπιν, θέτει σε κίνησι μια στροβιλογεννήτρια, η οποία παράγει ηλεκτρισμό.

Κοντά στη Μασσαλία, στη νότια Γαλλία, γίνονται δοκιμές σε διάφορους τύπους κατόπτρων. Αφού πρωτοπόρησε σ’ αυτό τον τομέα, η Γαλλία εξετάζει την εγκατάστασι ενός πρωτοτύπου μεγαβάτ και αποβλέπει σε μια σειρά 10 μεγαβάτ για το έτος 1980.

Μελλοντικές Χρήσεις της Ηλιακής Ενεργείας

Η Γαλλική εφημερίδα ο Κόσμος (Le Monde) δίνει έμφασι στον απέραντο τομέα εφαρμογής της ηλιακής ενεργείας για βιομηχανική χρήσι, λέγοντας τα εξής: «Άφθονη και φθηνή, η ηλιακή ενέργεια φαίνεται να προσαρμόζεται αρκετά στις ανάγκες των λιγώτερο αναπτυγμένων χωρών . . . Φαίνεται να είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την άντλησι νερού σε απόμακρες περιοχές. Στη Λατινική Αμερική και την Αφρική, οι ανάγκες νερού σε αρκετά χωριά καλύπτονται τώρα με αντλιοστάσια που χρησιμοποιούν απλές και ασφαλείς [ηλιακές] εγκαταστάσεις, που μπορούν να κατασκευασθούν τοπικά, και οι οποίες σιγά-σιγά γίνονται συναγωνιστικές, αν συγκριθούν μ’ εκείνες που στηρίζονται, όπως συμβαίνει με τις περισσότερες σε Ντηζελοκίνητες μηχανές.»

Η Γαλλία έχει υπογράψει συμφωνίες ηλιακής συνεργασίας με τη Βραζιλία, το Ιράν, την Αίγυπτο και την Αλγερία. Όπως αναφέρεται στο περιοδικό Λ’ Εξπρές, «Για μια φορά, οι νότιες χώρες πλεονεκτούν, επειδή η ηλιακή ενέργεια μπορεί πρώτα να χρησιμοποιηθή σ’ αυτές και να βελτιώση την ανταγωνιστικότητα της προτού κατακτήση το σκοτεινό βιομηχανοποιημένο βορρά.»

Το Αραβικά έθνη, όπως η Σαουδική Αραβία, θα επιθυμούσαν να συνεργασθούν στην έρευνα για ηλιακή ενέργεια. Η Γαλλική τεχνολογία βρίσκεται σε θέσι ν’ ανταποκριθή στις προτάσεις της Σαουδικής Αραβίας, διότι, σύμφωνα με τον Μ. Ζαν-Κλωντ Κολλί, Γάλλο εκπρόσωπο του Υπουργείου Νέων Πηγών Ενεργείας, «[η Γαλλία είναι] τώρα το μόνο έθνος που προσφέρει ηλιακά εργοστάσια ηλεκτρικής ενέργειας για άμεση λειτουργία.»

Το 1978 ο Γαλλικός προϋπολογισμός για νέες πηγές ενεργείας αυξήθηκε απότομα. Οι δαπάνες για ηλιακή ενέργεια διπλασιάσθηκαν. Αυτές οι προσπάθειες δείχνουν ότι τα ενεργειακά προβλήματα μπορούν να λυθούν προοδευτικά με τη συνετή χρήσι καθαρών ενεργειακών πηγών, όπως είναι ο ήλιος, ο αέρας, το τρεχούμενο νερό και οι παλίρροιες των ωκεανών. Ο άνθρωπος πράγματι δεν χρειάζεται να ‘διαφθείρη τη γη’ για να ικανοποιήση τις αυξανόμενες ανάγκες του για ενέργεια.—Αποκάλ. 11:18.

[Διάγραμμα στη σελίδα 17]

(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)

Ακτίνες Ηλίου

Παραβολικόν κάτοπτρον

Επίπεδα κάτοπτρα

Εστιακόν Σημείον