Energia ze Słońca za grosze?

Profesor Marc Baldo z Massachsetts Institute of Technology (MIT) opracował ciekawą metodę pozyskiwania energii słonecznej. Zdaniem Baldo może być ona konkurencyjna wobec energii z paliw kopalnych.

Obecnie energię słońca uzyskujemy dzięki ogniwom słonecznym, skomplikowanym i drogim urządzeniom elektronicznym. Im większa powierzchnia ogniwa, tym wyższy koszt jego wytworzenia. Dlatego też produkuje się niewielkie ogniwa, a światło Słońca jest na nich skupiane przez soczewki lub lustra. To z kolei powoduje, że konieczne jest tworzenie całych złożonych systemów, które są ciężkie i wymagają użycia kosztownych systemów sterowania tak, by soczewki czy lustra były zwrócone w stronę Słońca.

Baldo wpadł na inny pomysł. Pokrył on taflę szklaną różnymi barwnikami. Działają one podobnie jak światłowody, każdy z nich pochłania określoną długość fali światła słonecznego, a następnie emituje inną do wnętrza tafli szkła. Ta z kolei przesyła je w kierunku krawędzi, na których znajdują się naklejone paski z ogniwami pochłaniającymi światło i generującymi prąd. Im większa powierzchnia tafli w stosunku do jej grubości, tym więcej światła jest wychwytywane, a koszt uzyskania energii - niższy.

Farby użyte przez Baldo do pokolorowania szkła powstają z obecnie dostępnych barwników. Korzystają z nich przemysł samochodowy czy elektroniczny. Ich wspólną cechą jest fakt, iż mogą być latami wystawione na działanie Słońca i nie blakną. Z proszków tworzone są barwniki w płynie, które następnie odpowiednio się miesza. To właśnie opracowanie właściwych kolorów sprawiało największą trudność. Precyzyjne dobranie składowych jest bardzo ważne. Źle dobrane spowodują, że duża ilość światła będzie pochłaniana przez sam barwnik i do krawędzi szkła dotrze go niewiele, nie będzie więc można produkować dużych tafli wytwarzających tanią energię.

Baldo udało się stworzyć odpowiednie kolory, które pochłaniają jedną długość fali, ale za to emitują inną, która dociera do krawędzi. Różne długości fali niosą ze sobą różną ilość energii (ultrafiolet ma jej najwięcej, a podczerwień - najmniej). Ogniwa słoneczne są dostosowane do pracy z różnymi długościami fali. W tradycyjnym systemie pozyskiwania energii z naszej gwiazdy najbardziej pożądaną sytuacją jest taka, w której wyłapują one cały zakres długości fal. Jednak wymaga to użycia wielu ogniw i koncentratorów, co czyni cały system nieopłacalnym.

Tafle szklane Baldo, dzięki odpowiedniemu malunkowi, można dostosowywać tak, by pozyskiwały energię z interesujących nas zakresów. Następnie z malunkiem można skojarzyć odpowiadające danej fali światła ogniwa słoneczne zamknięte w jednym urządzeniu. Baldo pokazuje, jak to zrobić. Najpierw odpowiednio maluje swoją taflę szklaną, tak, by pozyskiwać fale światła z zakresu "wysokich energii". Następnie umieszcza ją w ramie, w którą wkłada ogniwa słoneczne dla "wysokich energii". Pod taflą znajduje się natomiast ogniwo pracujące ze światłem od czerwonego do podczerwonego, czyli z tym, które zapewnia mniej energii. Korzyść z takiego systemu jest oczywista. Mamy pojedynczy koncentrator światła, czyli taflę szklaną Baldo, który bezpośrednio pozyskuje energię z bardziej energetycznego zakresu fal, a jednocześnie działa jako koncentrator dla położonego poniżej ogniwa pracującego ze światłem czerwonym i podczerwonym.

Z wyliczeń Baldo wynika, że taki system już w tej chwili obniża koszt pozyskania energii słonecznej o 30%.

Profesor Blado mówi, że dalsze obniżenie kosztów to kwestia czasu. Potrzebne są jedynie doskonalsze barwniki, przede wszystkim czerwone, które w najbliższych latach z pewnością tak czy inaczej powstaną. Ponadto z czasem będą też spadały koszty samych ogniw. Zdaniem Baldo w ciągu kilku lat jego technologia pozwoli na obniżenie produkcji elektryczności ze światła słonecznego do poziomu kosztów produkcji jej z węgla.

Baldo wraz z kolegami założyli firmę Covalent Solar, która zajmie się przygotowaniem rynkowego debiutu nowej technologii. Ma ona trafić do sprzedaży w ciągu trzech najbliższych lat.

Marc Baldo energia słoneczna ogniwa słoneczne tafla szklana