ΗΛΙΟΣ: Για να ζούμε βιώσιμα και οικονομικά!

Από τη μαθήτρια της Β’ Γυμνασίου Μαγδαλένα Τζίμα

 Από τα προϊστορικά χρόνια ο Ήλιος λατρευόταν ως θεότητα. Χωρίς την ηλιακή ενέργεια τίποτα δεν μπορεί να αναπτυχθεί και να ανθίσει κι όλα σταδιακά νεκρώνουν. Η ενέργεια του ήλιου είναι καταλύτης για την εξελικτική μας διαδικασία και αυτό είχε γίνει αντιληπτό από τα χρόνια του πρωτογονισμού. Δείτε παρακάτω τους σημαντικότερους τρόπους τους οποίους επινόησε ο άνθρωπος, ώστε να εκμεταλλευθεί όσο το δυνατόν περισσότερο και καλύτερα τα οφέλη της ζωογόνου αυτής δύναμης …

   Γενικά, η εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες εφαρμογών: τα παθητικά ηλιακά συστήματα, τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα ή ηλιοθερμικά συστήματα και τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Τα παθητικά και τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα εκμεταλλεύονται τη θερμότητα που εκπέμπεται μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ τα φωτοβολταϊκά συστήματα στηρίζονται στη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου.

ΗΛΙΑΚΑ ΚΑΤΟΠΤΡΑ: Εκτός από την άμεση χρήση της ηλιακής ενέργειας για τη θέρμανση των κτισμάτων, Έλληνες, Κινέζοι και Ρωμαίοι τη χρησιμοποίησαν συγκεντρωμένη και για άλλες εργασίες, όπως ο καυτηριασμός πληγών και το άναμμα φωτιάς. Με χρήση κυρτών φακών και κοίλων κατόπτρων κατάφερναν να συγκεντρώνουν τις αχτίνες του ήλιου και με τον τρόπο αυτό να προσδώσουν μεγάλη θερμότητα σ’ ένα συγκεκριμένο σημείο. Τα κάτοπτρα αυτά φτιάχνονταν αρχικά όχι από γυαλί, αλλά από μέταλλο κι αργότερα από φυσικό κρύσταλλο. Η πρώτη καταγεγραμμένη αναφορά στη λειτουργία και τη χρήση κοίλων ηλιακών κατόπτρων έγινε από τον Ευκλείδη τον 3ο π.Χ. αιώνα.

     Στη συνέχεια, το ηλιακό κάτοπτρο εξελίχθηκε σε σύστημα πολλών κατόπτρων μαζί, μέσω των οποίων συσσωρεύονταν ηλιακή ενέργεια, η οποία μετατρέπονταν σε μια δέσμη πολύ μεγάλης θερμότητας, η οποία κατόπιν κατευθυνόταν σε κάποιον στόχο, προκαλώντας πυρκαγιά. Η κατασκευή αυτή χρησιμοποιήθηκε αρχικά για την καύση των Ρωμαϊκών εχθρικών πλοίων. Είναι συσκευή με την οποία χρησιμοποιούμε την ηλιακή ενέργεια για να πετύχουμε υψηλές θερμοκρασίες, η οποία χρησιμοποιήθηκε και για την τήξη των μετάλλων. Αργότερα, για την εστίαση των ηλιακών ακτίνων, χρησιμοποιήθηκαν φακοί μεγάλης διαμέτρου, οι οποίοι όμως αντικαταστάθηκαν πολύ αργότερα από παραβολικά κάτοπτρα.

ΗΛΙΑΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ:  Τα ηλιακά κύτταρα (ή  ηλιακά κελιά – solarcells), γνωστά και ως φωτοβολταϊκά κύτταρα, είναι συσκευές που μετατρέπουν την προσπίπτουσα, σε αυτά, ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου (photovoltaiceffect). Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο επισημάνθηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο Φυσικό Becquerel στα 1839. Μέχρι το 1883, είχε θεωρητική υπόσταση, αφότου ο Charles Fritts  κατασκεύασε το πρώτο ηλιακό κελί, το οποίο αποτελούνταν από ένα ημιαγώγιμο στρώμα σεληνίου πάνω σε λεπτό στρώμα χρυσού. Το ηλιακό κελί του Fritts, αν και είχε πολύ μικρή απόδοση, αποτέλεσε την απαρχή για την εξέλιξη αυτής της τεχνολογίας. Μέχρι τώρα η τεχνολογία αυτή έχει φτάσει σε σημείο να μας παρέχει αποδόσεις, μετατροπής ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική, με τιμή άνω του 40%.  Τα ηλιακά κύτταρα έχουν διάφορες εφαρμογές: οικιακές (θερμοσίφωνες κ.α.), επιστημονικές (διαστημική, υπολογιστές κ.α.) και πλήθος άλλων, οπουδήποτε είναι απαραίτητη η διάθεση συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος χωρίς τη διαδικασία καύσης κάποιου υλικού.

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΦΑΛΑΤΩΣΗΣ: Άλλος τομέας εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας είναι και οι συσκευές αφαλάτωσης θαλάσσιων υδάτων. Σε αυτές, με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας αναπτύσσεται αρκετά υψηλή θερμοκρασία που προκαλεί την εξάτμιση του αλμυρού νερού. Οι δημιουργούμενοι ατμοί συλλέγονται και καθώς ψύχονται δίνουν αποσταγμένο ή πόσιμο νερό. Παρόμοια διάταξη χρησιμοποιείται στις αλυκές, με τη μόνη διαφορά ότι εκεί οι δημιουργούμενοι ατμοί διαχέονται στην ατμόσφαιρα και παραμένει το αλάτι, το οποίο και συλλέγεται. Η πρώτη –μη πειραματική– αφαλάτωση στη χώρα μας, έγινε στο ακριτικό νησί Στρογγύλη, κοντά στο Καστελλόριζο η οποία καλύπτει από το 2014 τις ανάγκες του φυλάκιου που βρίσκεται στο ακριτικό νησάκι.                    

ΗΛΙΑΚΟΙ ΘΕΡΜΟΣΙΦΩΝΕΣ: Πρόκειται για τα πιο διαδεδομένα ενεργητικά ηλιακά συστήματα. Στα συστήματα αυτά ο ηλιακός συλλέκτης θερμαίνει άμεσα ή έμμεσα το νερό χρήσης. Η Ελλάδα έχει αναπτύξει σοβαρή βιομηχανία παραγωγής ηλιακών θερμοσίφωνων και μάλιστα είναι από τις πρώτες χώρες παγκοσμίως .

ΗΛΙΑΚΑ ΣΠΙΤΙΑ: Ένα μέρος των θερμαντικών και κλιματιστικών αναγκών ενός οικήματος μπορεί να αποκτηθεί από την ηλιακή ενέργεια  που προσπίπτει στη στέγη ή στους τοίχους του. Μέχρι σήμερα έχουν προταθεί πολλές κατασκευές και υπάρχουν εκατοντάδες πειραματικά ηλιακά οικήματα κυρίως στις ΗΠΑ, όπου η μελέτη για τη αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας έχει εξελιχθεί παρά πολύ.

(ΜΙΚΡΟ)ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

1. Φορητός ηλεκτροπαραγωγός σταθμός: Επαναφέρει τις απαραίτητες οικιακές συσκευές σε λειτουργία σε περιόδους έκτακτης ανάγκης.

2. Ηλιακή γεννήτρια: Φορτίζει τις συσκευές AC, USB ή DC από οπουδήποτε κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος ή φυσικών καταστροφών.

3. Ηλιακός φούρνος: Οι ηλιακοί βραστήρες είναι συσκευές στους οποίους με τη βοήθεια παραβολικών ή επίπεδων κατόπτρων αναπτύσσεται σε ένα συγκεκριμένο σημείο θερμοκρασία μέχρι 180oC. Με τη βοήθεια των βραστήρων μπορούμε να ψήσουμε, να τηγανίσουμε ή να βράσουμε τροφές ανάλογα με το σκεύος που θα τοποθετήσουμε στο σημείο εστιάσεως.

4. Απωθητής ζώων: Η συσκευή εκπέμπει υπερηχητικούς ήχους και φώτα LED που αναβοσβήνουν για την απομάκρυνση  περαστικών ζώων.

5. Ηλιακό ηχείο.

6. Ηλιακό ραδιόφωνο.

7. Ηλιακό τηλέφωνο.

8. Ηλιακά σακίδια: Διαθέτουν εφεδρική μπαταρία, ικανή να φορτίσει κινητά τηλέφωνα ή τάμπλετ.

9. Ηλιακό κλείδωμα ποδηλάτου: Διαθέτει σύστημα εισόδου χωρίς κλειδί και σύστημα συναγερμού κλοπής.

10. Ηλιακό πληκτρολόγιο.

     Στην εποχή της ενεργειακής κρίσης η ενεργειακή αυτονόμηση κρατών και κοινωνιών κρίνεται αναγκαιότητα επιτακτική. Επιβάλλεται, λοιπόν, να στηριχθούμε στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και, για μια χώρα όπως η Ελλάδα, επιβάλλεται να στηριχθούμε στον ήλιο! Και για την ενεργειακή απεξάρτηση της χώρας, αλλά και για να ζούμε βιώσιμα και οικονομικά!

Πηγές

https://fwtovoltaikaa.weebly.com

https://www.ienergeia.gr

https://energypress.gr

https://www.greekarchitects.gr

http://phys-exp.physics.uoi.gr/?p=395