Ηλιακή ενέργεια χαρακτηρίζεται το σύνολο των διαφόρων μορφών ενέργειας που προέρχονται από τον Ήλιο. Τέτοιες είναι το φως ή φωτεινή ενέργεια, η θερμότητα ή θερμική ενέργεια καθώς και διάφορες ακτινοβολίες ή ενέργεια ακτινοβολίας.
Η ηλιακή ενέργεια στο σύνολό της είναι πρακτικά ανεξάντλητη, αφού προέρχεται από τον ήλιο, και ως εκ τούτου δεν υπάρχουν περιορισμοί χώρου και χρόνου για την εκμετάλλευσή της.
Όσον αφορά την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, θα μπορούσαμε να πούμε ότι 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.
Το πρώτο είδος συστημάτων, τα θερμικά ηλιακά είναι η μέχρι σήμερα πιο διαδεδομένη μορφή ηλιακών συστημάτων, που λειτουργούν με την λογική του ηλιακού θερμοσίφωνα: Η ακτινοβολία συγκεντρώνεται από συλλέκτες και με την άμεση επαφή τους με ένα ρευστό μέσο όπως το νερό, του μεταφέρουν την θερμότητα. Το δεύτερο είδος, τα παθητικά ηλιακά συστήματα, σχετίζονται με την βιοκλιματική αρχιτεκτονική. Είναι δηλαδή η χρήση τέτοιων υλικών και ο σχεδιασμός των κτιρίων, ώστε να αξιοποιούν στο έπακρο άμεσα το φως του ήλιου. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα, τέλος, είναι αυτά για τα οποία γίνεται πολύς λόγος τα τελευταία χρόνια και μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια.
Η ηλιακή ενέργεια θεωρείται από πολλούς ως ένα από τα «κλειδιά» του ενεργειακού μέλλοντος του πλανήτη, ωστόσο έχει κάποια βασικά μειονεκτήματα, όπως η…νύχτα και η συννεφιά. Ωστόσο, τα «παραδοσιακά» αυτά προβλήματα επιδιώκει να επιλύσει ένας ερευνητής του US Naval Research Laboratory (NRL), ο οποίος αναπτύσσει ένα σύστημα που θα βρίσκεται σε τροχιά και θα μπορεί να συλλέγει και να μεταδίδει την ηλιακή ενέργεια στην Γη.
Ο Δρ. Πολ Τζάφε, μηχανικός διαστημοπλοίων στο NRL έχει κατασκευάσει και δοκιμάσει μία μονάδα η οποία είναι σε θέση να κάνει ακριβώς αυτό: να συλλέγει και να εκπέμπει ηλιακή ενέργεια. Αν και ο ίδιος παραδέχεται ότι η ιδέα ενός ολοκληρωμένου, σύνθετου συστήματος σε τροχιά, το οποίο θα στέλνει ηλιακή ενέργεια υπό τη μορφή ακτίνας στον πλανήτη μας είναι λίγο τρελή, επισημαίνει ότι «είναι δύσκολο να πεις αν είναι τρελή μέχρι να δοκιμάσεις στ’αλήθεια».
Το πρόγραμμα εντάσσεται στην ευρύτερη προσπάθεια του αμερικανικού Πενταγώνου για ενεργειακή ασφάλεια. Στην περίπτωση ενός τέτοιου συστήματος θα επιλύονταν πολλά προβλήματα που έχουν να κάνουν με την ενεργειακή τροφοδοσία απομακρυσμένων μονάδων, διευκολύνοντας την υποστήριξή τους.
Ο Τζάφε έχει κατασκευάσει δύο πρωτότυπα μίας μονάδας «σάντουϊτς». Και στις δύο περιπτώσεις, η μία πλευρά συλλέγει ηλιακή ενέργεια μέσω φωτοβολταϊκού πάνελ, ηλεκτρονικά συστήματα στη μέση μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα σε ραδιοσυχνότητα και στη συνέχεια το διοχετεύουν σε κεραία στην άλλη πλευρά, από όπου εκπέμπεται μακριά.
Ρώσοι επιστήμονες πρότειναν την κατασκευή ενός γιγάντιου ενεργειακού σταθμού ο οποίος θα περιστρέφεται γύρω από τη Γη και θα συλλέγει ηλιακή ενέργεια την οποία θα εκπέμπει στον πλανήτη μας.
Σύμφωνα με τη “Φωνή της Ρωσίας” την ιδέα πρότεινε το Κεντρικό Επιστημονικό Ινστιτούτο Έρευνας στη Μηχανική, που βρίσκεται υπό τη σκέπη της Ρωσικής Διαστημικής Υπηρεσίας, Roscosmos.
Η συλλογή της ηλιακής ενέργειας θα γίνεται στο διάστημα από έναν ηλιακό δορυφόρο που θα εκμπέμπει την ενέργεια στο δίκτυο της Γης.
Την ιδέα ενός διαστημικού σταθμού ηλιακής ενέργειας παρουσίασε πρώτος ο Αμερικανός επιστήμονας Πήτερ Γκλέιζερ, το 1968: φωτοβολταϊκά πάνελ επιφάνειας αρκετών τετραγωνικών χιλιομέτρων θα συλλέγουν το ηλιακό φως το οποίο θα μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια επί τόπου, στο δορυφόρο, προτού αποσταλεί οπουδήποτε στη Γη μέσω μιας κεραίας εκπομπής μικροκυμάτων.
Οι Ρώσοι πρότειναν μια αναθεώρηση του πρωταρχικού σχεδίου του Γκλέιζερ, όπου ακτίνες λέιζερ αντικαθιστούν τα μικροκύματα, προκειμένου να ξεπεραστεί το πρόβλημα της δύσκολης συγκέντρωσης των ραδιοκυμάτων, τα οποία θα απαιτούσαν μια μεγάλη έκταση για την εγκατάσταση της κεραίας-δέκτη.
Η ακτίνα λέιζερ απαιτεί μια έκταση δέκα φορές μικρότερη, ωστόσο δεν υπάρχει ακόμα λέιζερ τόσο ισχυρό για να υλοποιηθεί το σχέδιο.
Οι Ρώσοι εικάζουν ότι εναλλακτικά θα μπορούσαν να διανεμηθούν πολλά διαφορετικά υπέρυθρα λέιζερ στο πάνελ και η συγκεντρωμένη ακτινοβολία τους να σταλεί στη Γη.
Ο ακαδημαϊκός Αλεξάντερ Ζελεζνιάκοφ δήλωσε ότι η αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος της Γης θα μπορούσε να αναζητηθεί μέσα από τέτοιες επιλογές.
Από την άλλη πλευρά, ο αρχισυντάκτης της ιστοσελίδας Novosti Kosmonavtiki, Ιγκόρ Λίσοφ, χαρακτήρισε “όμορφη” την ιδέα, αλλά τόνισε ότι δεν θα πρέπει να αναλωθούμε σε ευσεβείς πόθους, αλλά να αναζητήσουμε εφικτές λύσεις.
Το μεγάλο πρόβλημα που κάνει την ηλιακή ενέργεια αναγκαιότητα
Οι αναλυτές του αμερικανικού Πενταγώνου θεωρούν ότι η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας αποτελεί αναγκαιότητα δεδομένης της διαρκούς εξάντλησης των πετρελαϊκών αποθεμάτων. Οι ίδιοι πιστεύουν ότι τα εναπομείναντα πετρελαϊκά αποθέματα εμπεριέχουν 250 τεραβάτ/έτη τη στιγμή που ένας δορυφόρος εύρους ενός χιλιομέτρου λαμβάνει γύρω στα 212 τεραβάτ/έτη ετησίως. Υπολογίζεται ότι οι πρώτοι δορυφόροι συλλέκτες θα είναι σε θέση να παράγουν από 10 μέχρι 25 μεγκαβάτ συνεχόμενης ισχύος – αρκετά για τις ανάγκες μιας πόλης 25.000 κατοίκων. Σημειώνεται ότι σύμφωνα με την Οργάνωση για την Ενεργειακή Παρακολούθηση της Γερμανίας, η πετρελαϊκή παραγωγή θα έχει μειωθεί κατά το ήμισυ μέχρι το 2030.
Μπορούν, ωστόσο, οι ακτίνες ενέργειας να εξελιχθούν σε αποτελεσματικά όπλα; Οι επιστήμονες αμφιβάλλουν, επισημαίνοντας ότι αφότου το μικροκύμα θα εκτοξευτεί από το δορυφόρο μέχρι να αγγίξει το έδαφος η ισχύς του θα έχει μειωθεί σημαντικά. Θεωρητικά, βέβαια, οι ακτίνες ενέργειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καταστροφή κατασκοπευτικών δορυφόρων.