Historia wykorzystywania promieni słonecznych przez ludzkość, czyli jak powstała fotowoltaika

Historia wykorzystywania promieni słonecznych przez ludzkość, czyli jak powstała fotowoltaika

Ludzkość od najdawniejszych czasów starała się wykorzystywać siły natury dla swoich potrzeb – i trzeba powiedzieć, że może w tym zakresie pochwalić się sporymi sukcesami. Również promienie słoneczne znalazły na przestrzeni dziejów bardzo różne zastosowanie. W dzisiejszych czasach, kiedy bez stałych dostaw energii elektrycznej trudno wyobrazić sobie normalne funkcjonowanie, wykorzystanie promieni słonecznych najczęściej kojarzy się z produkcją prądu – i nic w tym dziwnego. Fotowoltaika ma przed sobą – jakby to ująć – świetlaną przyszłość. Jednak zanim do tego doszło, Słońce było (i jest) wykorzystywane przez człowieka na bardzo różne sposoby.

Słoneczny pomiar czasu

Jednym z najstarszych sposobów zaprzęgnięcia promieni słonecznych w służbę człowiekowi było wykorzystanie ich do pomiary czasu. Zegary słoneczne, czyli gnomony, były znane już w starożytności – najstarszy z nich, odkryty co prawda dopiero kilka lat temu, pochodzi ze starożytnego Egiptu, choć gnomony znane były w zasadzie w całym ówczesnym cywilizowanym świecie, w tym również między innymi w starożytnych Chinach, Rzymie czy Babilonii. Najczęściej zegary słoneczne miały formę tarczy o różnych nachyleniu i wielkości, na której można było odczytać godzinę dzięki cieniowi rzucanemu przez wskazówkę. Przez setki lat zegary słoneczne były podstawowymi narzędziami do pomiaru czasu, a część swoich cech (kształt, nazewnictwo) przekazały nawet zegarom mechanicznym.

Promienie słoneczne – źródło ciepła

Jeszcze bardziej podstawową funkcją promieni słonecznych jest pozyskiwanie z nich ciepła. I znów – na przestrzeni dziejów przybierało to różne postacie, od tych mniej skomplikowanych do zaawansowanych już technologicznie, jak w przypadku kolektorów słonecznych. Promienie słoneczne często wykorzystuje się do podgrzewania wody (również w sposób najprostszy, na przykład wystawiając ją na działanie słońca w beczkach działkowych), w procesach produkcyjnych (na przykład w przygotowaniu pasz) czy do podgrzewania powietrza (regulacja powietrza w pomieszczeniach, gdzie przechowuje się płody rolne). Dziś oczywiście najbardziej popularnym sposobem wykorzystania promieni słonecznych do procesów grzewczych jest instalacja kolektorów słonecznych, czyli tak zwanych solarów. Ich działanie polega na przechwytywaniu promieni słonecznych przez umieszczony w kolektorze absorber i transportowaniu ciepła przez przepływający przez kolektor czynnik grzewczy, który następnie trafia do zasobnika. W ten sposób każdy dom jednorodzinny może w znaczący sposób obniżyć swoje rachunki. W jednym z poprzednich wpisów, jakie ukazały na łamach Stiloenergy.pl szerzej wytłumaczyliśmy różnicę między panelami słonecznymi a fotowoltaiką.

Magazynowanie ciepła

Człowiek poczynił postępy nie tylko w bieżącym wykorzystywaniu promieni słonecznych, ale także w magazynowaniu energii cieplnej, wytworzonej dzięki Słońcu. Kilka lat temu w Ząbkach pod Warszawą uruchomiono jeden z nielicznych w Europie sezonowych magazynów ciepła – zbiornika, którego zadaniem było zmagazynowanie (z pomocą kolektorów) ciepła w okresie letnim i wykorzystaniu go w późniejszym czasie.

Magazynowanie energii słonecznej

Bardzo ciekawym sposobem magazynowania energii cieplnej są również tzw. stawy słoneczne.

Staw słoneczny jest odpowiednio zbudowanym zbiornikiem wodnym o wysokim stężeniu zasoleniu. Jego dno posiada ciemny kolor, gdyż odpowiedzialne jest za pochłanianie promieniowania słonecznego. Znajdująca się w zbiorniku woda stanowi co najmniej  dwie warstwy, z których jedna jest zasolona mniej, a druga bardziej.  Warstwa dolna charakteryzuje się silnym zasoleniem, co bezpośrednio przekłada się na dużą gęstość, natomiast warstwa górna może być wodą słodką lub o lekkim zasoleniu. Warstwa przy dnie, z uwagi na jego ciemny kolor, absorbuje promieniowanie słoneczne dzięki czemu się nagrzewa – pisze Ewa Buczyńska dla portalu Świat OZE.

Historia wykorzystywania promieni słonecznych
Jak ludzkość wykorzystywała przez lata promienie słoneczne?

Fotowoltaika – prąd z promieni słonecznych

Promienie słoneczne znajdują coraz szersze zastosowanie w produkcji energii elektrycznej. Wobec kurczenia się zapasów tradycyjnych paliw kopalnych oraz poszukiwania czystych źródeł energii, wykorzystanie tego rodzaju odnawialnych źródeł (OZE) staje się coraz popularniejsze – zarówno na poziomie makro, jak i w skali pojedynczych gospodarstw domowych. Dość wspomnieć o szybkim rozwoju rynku fotowoltaiki na świecie – o ile w 2003 roku było to mniej niż 1 GW, to już pod koniec dekady było to ponad 7 GW. W 2017 roku całkowita moc energii pozyskiwanej z paneli fotowoltaicznych przekroczyła 400 GW – a proces ten swoje najlepsze lata cały czas zdaje się mieć przed sobą.

Energia słoneczna zastosowanie

Nie tylko w takich krajach, jak na przykład Arabia Saudyjska, która prócz obaw dotyczących wyczerpywania się (cały czas jeszcze dużych) zapasów ropy posiada świetne warunki klimatycznych do pozyskiwania energii z promieni słonecznych (plan budowy olbrzymiej elektrowni fotowoltaicznej o mocy 200 GW do 2030 roku). Również w Polsce udział fotowoltaiki w miksie energetycznym będzie rósł – z planem 1,2 GW do 2020 roku. Wówczas – według danych Instytutu Energetyki Odnawialnej – byłaby to druga siła spośród technologii OZE w naszym kraju. Więcej danych dotyczących rynku fotowoltaicznego znajdziecie tutaj.

Jeśli jesteś zainteresowany tematem fotowoltaiki i chciałbyś poznać więcej szczegółów zapraszamy do wypełnienia formularza kontaktowego.

Źródła:

200 GW! To ma być największa na świecie elektrownia fotowoltaiczna, http://gramwzielone.pl/energia-sloneczna/30588/200-gw-to-ma-byc-najwieksza-na-swiecie-elektrownia-fotowoltaiczna (dostęp: 17.02.2019)

E. Buczyńska, Staw słoneczny jako sposób termicznego magazynowania energii, https://swiatoze.pl/staw-sloneczny-jako-sposob-termicznego-magazynowania-energii/ (dostęp: 17.02.2019)

H. Pałka, Sposoby wykorzystania energii słonecznej, http://ekologia.modr.pl/energia-odnawialna/41-sposoby-wykorzystania-energii-slonecznej (dostęp: 17.02.2019)

Pierwszy w Polsce sezonowy magazyn ciepła z OZE, http://odnawialnezrodlaenergii.pl/oze-aktualnosci/item/1343-pierwszy-w-polsce-sezonowy-magazyn-ciepla-z-oze (dostęp: 17.09.2019)

K. Przegiętka, M. Przegiętka, A. Strobel, Dawne i współczesne zegary słoneczne w Toruniu na tle rozwoju metod pomiaru czasu, „Rocznik Muzeum Okręgowego w Toruniu”, t. 18/2011, s. 33. G. Wiśniewski, Fotowoltaika wychodzi z niszy, https://www.teraz-srodowisko.pl/aktualnosci/grzegorz-wisniewski-fotowoltaika-wychodzi-z-niszy-5010.html (dostęp: 17.02.2019)

Leave a Reply

Your email address will not be published.Required fields are marked *