Temat uzyskiwania energii elektrycznej z ciepła słonecznego od razu sugeruje urządzenie fotowoltaiczne. Ale tu trzeba wziąć głębszy oddech i zastanowić się nad tematem. Bardzo modnym rozwiązaniem wykorzystania energii odnawialnej jest między innymi fotowoltaika, ale nie jest to wykorzystanie energii cieplnej światła słonecznego. Jest to wykorzystanie energii kinetycznej cząsteczek światła, które na swojej drodze napotykają przeszkodę. Jeżeli tą przeszkodą jest specjalnie przygotowana konstrukcja, wtedy fotony "uderzając" w tę konstrukcję powodują "wybijanie z niej elektronów. Te elektrony przemieszczają się w głąb tarczy a ich miejsce zajmują elektrony znajdujące się już wcześniej w głębszych warstwach tej specjalnej "tarczy".
Tyle wykładu wstępnego na temat prądu elektrycznego uzyskiwanego z energii kinetycznej cząsteczek światła, które docierają na powierzchnię Ziemi.
Oczywiście, aby uzyskać ten efekt, trzeba wcześniej specjalnie przygotować odpowiednią instalację umożliwiającą przepływ elektronów na tyle duży, aby komercyjnie wykorzystać tę energię.
I tu właśnie rozpoczyna się wątek, który chciałbym rozwinąć.
Prąd elektryczny wykorzystywany komercyjnie musi do czegoś służyć. Mam tutaj na myśli przeróżne urządzenia zasilane prądem elektrycznym, a które służą do wytworzenia ciepła. Powie ktoś - że są to głupoty, aby światło słoneczne przetworzyć na prąd elektryczny i dopiero ten prąd elektryczny wykorzystać do wytworzenia ciepła...
Tak, można tak sądzić. Ale - jeśli zastanowimy się nad celem wytworzenia ciepła - dochodzimy do prostego wniosku, że energia elektryczna jest znacznie bardziej wydajna do wytworzenia ciepła, niż inne źródła ciepła. Ale jest istotna różnica. Ciepło uzyskiwane w wyniku przepływu prądu jest znacznie bardziej wydajne, niż klasyczne źródło ciepła - drewno, węgiel czy gaz. O ile te ostanie wykorzystują zaledwie 20 do 30% wytworzonego ciepła do podgrzania medium (kuchenka elektryczna czy piekarnik, grzejnik pokojowy) to urządzenie zasilane energią elektryczną oddaje ponad 95% wytworzonego ciepła na ogrzanie posiłku czy wnętrza.
Poza tym - jest to urządzenie bardzo czyste - nie wymaga czyszczenia komina czy magazynowania paliwa - węgla, drewna, czy też sieci gazowej. Niestety, z reguły wymaga podłączenia do instalacji elektrycznej odpowiednio dużej mocy.
Ale wykorzystanie indukcji elektrycznej jest znacznie wygodniejsze, niż kuchenka gazowa, nie wspominając już kuchni węglowej.
Wracając do tematu głównego - zastanówmy się, czy jest możliwe wykorzystanie energii światła słonecznego dla celów grzewczych ?
Tu odpowiedź jest prosta - w pewnych granicach eksploatacji energia słoneczna jest bardzo wygodnym źródłem ciepła. Pomińmy tutaj suszenie bielizny na otwartej przestrzeni czy suszenie produktów spożywczych. Nie o to przecież chodzi. W strefie umiarkowanej są okresy o temperaturze wyższej, gdy nie trzeba ogrzewać pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi i są okresy, kiedy te pomieszczenia muszą być dogrzewane.
I zacznijmy liczyć. W okresie wczesnowiosennym możemy zaobserwować w mieszkaniu w godzinach rannych, że temperatura powietrza przy szybie może sięgać nawet 50-70*C podczas, gdy już na 15-20 cm od szyby jest już wyraźnie chłodniej. Brakuje urządzenia, które wykorzystywałoby energię cieplną wschodzącego słońca z przeznaczeniem na dogrzewanie pomieszczenia, w którym przebywają ludzie. Jaki ma to sens ?
Jeżeli w pomieszczeniu jest zbyt chłodno - trzeba je dogrzać, czyli zużyć energię gazu, węgla czy prądu elektrycznego do zasilania grzejnika. Gdyby tak zbudować odpowiednio duży zbiornik ciepła, zgromadzona w nim energia cieplna pozyskana ze światła słonecznego mogłaby oddawać swoje ciepło w ogrzewanym pomieszczeniu. I to bez konieczności zakupu prądu, gazu czy węgla z przeznaczeniem na ogrzewanie pomieszczeń.
Warto zastanowić się, ile kosztowałaby taka inwestycja i kiedy zwróci się jej koszt.
Zatem - gdyby w sąsiedztwie ustawić specjalny konwerter pochłaniający energię cieplną światła i przesłać uzyskane ciepło do akumulatora ciepła - wtedy moglibyśmy znacząco przedłużyć możliwość korzystania z tego ciepła i tym samym ograniczyć zużycie niezbędnego paliwa. A to jest już pewną innowacją w kierunku ochrony środowiska.
Kiedyś rozważałem wykorzystanie światła słonecznego na cele grzewcze. Medium mogłaby być woda, ale można zastosować płyn odporny na bardzo niskie temperatury. Wtedy ta instalacja mogłaby funkcjonować przez cały rok. Akumulatorem ciepła mogłoby być pomieszczenie w piwnicy budynku wypełnione na przykład parafiną. W czasie intensywnej operacji słonecznej pozyskane ciepło powodowałoby topienie się tej parafiny a przy jej krzepnięciu oddane ciepło mogłoby służyć do dogrzania pomieszczeń. Oczywiście trzeba liczyć się ze stratami ciepła. Dlatego używam terminu "dogrzewanie" a nie "ogrzewanie". Być może koszt inwestycji udało by się odzyskać na oszczędności zużycia innych paliw (węgiel, olej opałowy, gaz czy prąd) w czasie znacznie krótszym, niż fizyczne zużycie tej instalacji.
I nad tym warto zastanowić się. A uzyskane w ten sposób ciepło można przeznaczyć na dogrzewanie pomieszczeń w okresie niskich temperatur czy też osuszanie budynków - zwłaszcza tych zabytkowych z przenikliwym chłodem w okresie zimowym. Taka instalacja mogłaby także "robić za klimatyzację" w okresie nadmiernie wysokich temperatur.
Myślę, że ten wątek warto rozwinąć w praktyce.
Inne tematy w dziale Polityka
