ENERGIA SOLARĂ
Soarele este una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe întregul Pământ. Energia solară care ajunge pe Pământ în 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie a întregii omeniri. Omul utilizează într-o aşa măsură combustibilul pe bază de materie fosilizată (petrol şi cărbune) încât rezervele se vor epuiza în a doua parte a secolului următor. Mai demult s-a crezut că centrala atomică este o soluţie alternativă, dar gradul său de periculozitate este demonstrat de catastrofa nucleară de la Cernobîl, din 1986. S-a demonstrat că dinte sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, este energia solară, aceasta oferă siguranţa şi acurateţea cea mai mare.
Radiația solară
Atmosfera reflectă aproximativ 30% şi absoarbe 20% din radiaţia solară; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50% din ea. Chiar şi aşa această cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale. În zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufişurilor, focul izbucnit datorită focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comportă ca nişte lentile optice. Grecii au utilizat energia solară încă din 400 î.e.n. pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticlă pline cu apă. În 200 î.e.n. ei şi chinezii foloseau oglinzi concave în acest scop.
În cuptorul solar modern, lumina solară este folosită pentru a găti, o oglindă concavă (reflectorul) focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. În unele cuptoare solare în loc de oglinda solară se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente. Pe aceeaşi idee se bazează şi funcţionarea furnalului solar. În Mont Luis, Franţa, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, ce are o latură acoperită cu oglinzi, astfel încât totalitatea lor să formeze o uriaşă oglindă concavă. Camera de încălzire din focar se poate încălzi până la 3000 de grade C – la acesta temperatură se topesc majoritatea metalelor.
Clădiri încălzite de soare
Într-o oarecare măsură fiecare casă este încălzită de Soare dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi cât mai bine această sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele soarelui la amiază ,iar pe partea răcoroasă mai mici. În multe gospodării, energia solară se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui încălzeşte apa rece care curge prin panouri plate, închise, numite colectoare. Acestea funcţionează ca nişte radiatoare inverse, absorb căldura pentru a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care să permită absorbirea unei cantităţi cât mai mari de energie.
Bateriile solare
Bateriile solare sunt nişte instrumente electronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pt. producerea energiei electrice. Modulul de baterie solară este compus dintr-un număr foarte mare de fotocelule. Într-o fotocelulă se generează o tensiune mică, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule în serie, pentru ca bateria solară să se poată folosi ca sursă de energie. Fotocelulele sunt nişte plăci subţiri din materie semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au un randament mai scăzut, dar sunt funcţionale şi la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiilor solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţionează cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor şi a majoritarii ceasurilor cu cuarț.
Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mânecii având ca singura sursă de energie lumina soarelui. Panourile solare care îi acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turaţie corespunzătoare elicea.
Curent fără rețea de transport la distanță
În locurile mai greu accesibile , mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodarii este furnizată de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosit pentru încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrică nu se întrerupe odată cu lăsarea serii. Pentru a genera curent fotocelulele necesită lumină, nu căldură, de aceea poate funcţiona farul de 360 KW al unei piste de aterizare în mijlocul unei pustietăţi îngheţate din Alaska. Încă din anii ’60, sateliţii artificiali de comunicare sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansată este staţia cosmică Freedom, care va fi lansată pe orbită în jurul Pământului probabil la sfârşitul secolului. Aceasta va fi echipată cu 8 panouri solare, asemănătoare unor aripi, care vor transforma lumina solară într-o putere electrică de 75KW. Dacă se va realiza proiectul măreţ al inginerului american dr. Peter Glaser, în secolul XXI un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrică necesară omenirii. După concepţia Doctorului Glaser, în jurul Pământului s-ar roti o flotă de 40 de sateliţi (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiaţia solară. Energia generată în fotocelule va fi transformată în microunde iar acestea ar fi transmise spre staţii de recepţie terestre. Aici s-ar realiza transformarea microundelor în energie electrică. Potrivit Biroului European pt. Navigaţie Cosmică, 40 de SPS-uri ar acoperi 1/4 din necesarul energiei electrice al Uniunii Europene în jurul anului 2040. Exista însă o problemă: această radiaţie, de microunde, de putere mare ar arde orice pasăre sau om întâlnit în cale, care nu s-ar afla într-o aeronavă din metal. Cu toate acestea mulţi savanţi sunt extrem de convinşi că o mare parte a energiei va fi furnizată în viitor de centralele cosmice.
ENERGIA GEOTERMALĂ
Energia geotermală este una din cele câteva forme de energie regenerabilă care nu este direct sau indirect obţinută de la radiaţia solară. Temperaturile ridicate de câteva mii de grade în interiorul pământului (15 – 16 km adâncime) favorizează încălzirea unor surse de apă subterane. Energia geotermală este energia conţinută sub formă de căldură în interiorul pământului. Deşi se află în cantităţi uriaşe, practic zonele exploatabile sunt răspândite neuniform, rar concentrate şi adesea la adâncimi prea mari pentru a putea fi exploatate industrial. Căldura se transmite din interiorul pământului către suprafaţă, lucru dovedit de faptul că temperatura creşte cu adâncimea (30sC/km). Există totuşi zone unde temperatura este destul de ridicată aproape de suprafaţa pământului. Aceasta se întâmplă când la câţiva kilometri de suprafaţă există mase mari de magmă în stare fluidă sau în curs de solidificare, care eliberează căldura. În alte cazuri, unde nu există activitate magmatică, acumularea de căldură este datorată particularităţilor geologice ale scoarţei terestre, care are o grosime mică, deci distanţă mică până la magma. Noţiunea de zăcământ geotermic presupune existenţa unei zone geografice care prezintă condiţii geologice şi economice necesare exploatării energiei geotermice a subsolului.
Condiţiile geologice favorabile sunt:
- prezenţa unui strat de roci poroase şi permeabile la adâncime de 1-2 km, care permite acumularea şi circulaţia fluidelor (vapori, apă, gaze).
- un flux de căldură de origine internă.
- existenţa unui strat cu permeabilitate scăzută (argilă, etc.) care evită disiparea căldurii.
Rezervoarele hidrotermale cu temperaturi joase pot fi folosite ca băi. De asemenea, acestea pot fi folosite şi pentru clădiri şi sere. De exemplu, necesarul de energie termică în Reykjavik – Islanda este aproape integral satisfăcut prin energia geotermală. Rezervoarele de apă şi abur sunt de asemenea utilizate pentru producerea de energie electrică, dar acest lucru este posibil numai dacă temperatura sursei geotermale depăşeşte 130sC.
