Hur man utnyttjar solenergin
HAR du någonsin kommit in i en bil som varit tillstängd och länge stått i den varma solen? Värmen kan vara nästan outhärdlig! Det råder inget tvivel om att solen sannerligen är en ofantlig energikälla.
Tänk bara! Solenergin skulle kunna användas till att värma upp våra hem, driva elektriska apparater i hemmen, lysa upp städerna, driva tåg och andra fordon och fylla alla andra energibehov vi kan ha. Så mycken solenergi träffar jorden att om människan kunde utnyttja det sammanlagda flödet under bara femton minuter, skulle vi ha tillräckligt med kraft för att fylla världens nuvarande behov under ett helt år!
Men det finns dock skeptiker. De menar att solskenet är alltför utspritt för att vara en praktiskt användbar energikälla. Men J. T. Kane, som är redaktör för Professionell Engineer, säger: ”Omkring sex till tio gånger så mycket energi som krävs för att uppvärma en genomsnittlig byggnad i USA träffar byggnaden i form av solenergi varje år.”
Men är det verkligen praktiskt genomförbart att utnyttja solenergin? Kan hemmen i våra dagar ekonomiskt utnyttja detta väldiga energiflöde?
En praktiskt användbar energikälla?
Du kanske blir förvånad över de framsteg som redan har gjorts när det gäller att utnyttja solenergin. Den kände geologen dr M. King Hubbert framhöll: ”Solenergi är inte bara en teori. Vi talar om sådant som redan existerar, sådant som vi redan kan klara av.”
Men hur långt har man kommit? Kan solen till exempel utnyttjas till att förse ett hem med elektricitet? I ett brev till redaktionen för New York Times förklarade senator James Abourezk: ”Den teknologi som krävs för att förvandla solenergi till avsevärda elektricitetsmängder är nu tillgänglig.” Senatorn manade därför: ”De främsta ansträngningarna bör kretsa kring att förvandla solenergi till användbar elektrisk energi.”
Men än så länge finns det inget ekonomiskt lönsamt sätt att göra detta. Det råder föga tvivel om att solen skulle kunna utnyttjas för att tillgodose ett hems hela behov av elektricitet. Satelliter utnyttjar solenergin till att driva elektrisk utrustning ombord. Men att producera elektricitet från solsken är fortfarande alltför dyrt för att vara praktiskt genomförbart.
De flesta experter menar att första etappen när det gäller att utnyttja solenergin inte är att producera elektricitet, utan att värma upp vatten och värma upp och kyla av byggnader. Somliga solenergiexperter säger att detta redan nu är praktiskt genomförbart för många husägare. Idén går ut på att tillvarata solvärmen, lagra upp den och få värmen att cirkulera för att värma upp huset eller använda den till att driva ett luftkonditioneringsaggregat.
Marknadsförings- och försäljningschefen D. Elliot Wilbur vid firman Arthur D. Little, som sysslar med solenergiforskning, framhåller: ”All den materiel som behövs för att installera soluppvärmning i byggnader finns redan nu på marknaden. Allt som behövs är ett företag som är villigt att sätta ihop hela paketet och erbjuda det åt allmänheten.”
Kommer företag snart att börja med detta? Peter E. Glaser, en direktör i firman Little, är optimistisk. ”Inom tre till fem år”, hävdar han, ”bör man kunna köpa ett solvärmesystem med ledning av en postorderkatalog.”
Är denna optimism välgrundad? Håller en omfattande solvärmeindustri på att växa fram?
Ökat intresse — varför?
Det råder inget tvivel om att intresset för solenergi ökat. I maj förra året var tusentals personer närvarande vid en solenergiskonferens, som anordnats av Föreningen för solenergiindustrier i Washington. Och när Informationscentralen för miljövård i Winter Park i Florida utgav en gratisbroschyr, ”Hur man bygger en solvattenvärmare”, var första upplagan på 5.000 exemplar slut inom tio dagar.
Tidningar och tidskrifter innehåller en ström av berättelser om hur man använder solenergi för att värma upp simbassänger, hem, skolor och andra byggnader. Låt oss nämna några exempel:
◆ En uppfinnare i Colorado installerar ett solvärmesystem i ett nytt bostadskomplex.
◆ Staden Santa Clara i Kalifornien planerar att värma och kyla en ny samlingslokal med energi från solen.
◆ Soluppvärmning installeras i en skola i Atlanta i Georgia; skolor nära Washington, Baltimore och Boston uppvärms redan nu med hjälp av solenergi.
◆ I Vermont planeras soluppvärmning för ett nytt område med semesterstugor.
◆ Lantbrukare i västra USA försöker ersätta propandrivna torkar med solvärmesuppsamlare för att torka sin spannmål.
Vad ligger bakom detta intresse för att utnyttja solenergin? Först och främst insikten om att vi inte kan undvika en förändring av de nuvarande systemen för energialstring. En sådan förändring måste komma. Varför det? Därför att de förnämsta energikällorna — olja, naturgas och kol — är begränsade, och somliga experter hävdar till och med att tillgångarna snart kommer att ta slut. Bränslepriserna har redan skjutit i höjden. Användningen av fossila bränslen börjar nu också förorena vår miljö i obehaglig utsträckning.
Solenergins framtid ter sig allt ljusare
Det finns mycket att säga till förmån för solenergin. Den är överflödande och tillgänglig för alla, den förorenar inte miljön, och den är gratis. Det enda som kostar något är att ta vara på den. Det sägs att om man började massproducera solvärmesystem, skulle dessa vara mera ekonomiska än konventionella uppvärmningssystem.
Många vetenskapsmän, som känner till solenergins förtjänster, förespråkar att man skall börja använda den i stor skala. Doktor Harold I. Zeliger, en kemist i New York, gick så långt att han nyligen sade inför en internationell miljövårdskonferens: ”Det tycks uppenbart att den enda långsiktiga lösningen på energikrisen och miljöförstöringen i världen är att börja använda solenergi.”
Denna energikälla håller också på att vinna tilltro i politiska kretsar. Under många år anslog Förenta staternas regering endast omkring 100.000 dollar per år till solenergisprojekt. Men år 1973 ökade siffran till 4 millioner dollar och sedan till uppskattningsvis 25 millioner dollar år 1975, och från en viss källa inom Förenta staternas kongress kommer förutsägelsen att mer än 100 millioner dollar under 1976 kommer att användas till forskning och utveckling, när det gäller solenergi.
I somliga länder utnyttjas redan solenergin till att i stor utsträckning fylla behovet av varmvatten. I Japan såldes till exempel år 1974 omkring 160.000 solvattenvärmare. Israel sades ha omkring 150.000 sådana solenergiinstallationer, varigenom omkring var femte familj fick soluppvärmt varmvatten. Och uppskattningsvis 10.000 australiska hem använder solvattenvärmare.
Solsken kan också snart bli en betydande energikälla i Förenta staterna. Du kanske blir förvånad över att få reda på att gott och väl 80 procent av den genomsnittlige husägarens energiräkning gäller varmvatten och uppvärmning och avkylning av hemmet. Och mer än en fjärdedel av all energi som förbrukas i landet används för dessa tre ändamål! Om man börjar utnyttja solskenet endast för dessa ändamål, kommer alltså milliontals fat olja att sparas varje dag.
En undersökning förra året visade att nära två hundra soluppvärmda hus i Förenta staterna antingen var färdiga, var under uppförande eller höll på att planeras. En solenergiindustri har utvecklats för att förse dessa hus med utrustning; det lär faktiskt finnas flera tiotal tillverkare av solenergiutrustning. Men du kanske undrar vad som ingår i ett modernt solvärmesystem.
Hur solenergin utnyttjas
Eftersom industrin befinner sig på barnastadiet, finns det inte så mycket standardisering. Men systemet består i grund och botten av en solenergikollektor, en lagringstank för att bevara värmen och ett distributionssystem.
Kollektorn är vanligen placerad på taket, och den uppsamlande ytan är vinkelställd för att uppfånga så mycket solljus som möjligt. Grundprincipen för kollektorn är densamma som i ett drivhus. Svarta absorptionspaneler är täckta med glas eller plast. Dessa paneler kan bestå av aluminiumplåtar överdragna med ett svart, värmeabsorberande skikt. En vätska, vanligen vatten, leds i rör genom den svarta panelen. I ett av systemen är panelen veckad, och i vecken löper rör som i ett värmeelement.
Solljuset tränger igenom glaset eller plasten, och den svarta panelen suger upp värmen. Vatten som leds genom rör i panelen kan värmas upp till 93 grader Celsius eller mer. Detta varmvatten leds sedan till upplagringstanken, som vanligen finns i källaren. Men i ett enkelt varmvattensystem är tanken ofta placerad på taket tillsammans med kollektorerna. En tank som rymmer omkring 550 liter kan förse en familj på fyra personer med varmvatten.
Men för att också fylla behovet av uppvärmning och avkylning av huset behövs för ett genomsnittligt hem i Förenta staterna en förvaringstank på många tusen liter. Ett av dessa system värmer upp huset på detta sätt: Varmvattnet bortleds genom en hävert från tanken och får rinna genom ett rör med värmeslingor. Sedan blåser man luft genom slingorna, varvid luften uppvärms, och den varma luften får sedan cirkulera och värma upp huset.
Om man vill åstadkomma avkylning av huset, leds varmvattnet genom ett luftkonditioneringsaggregat, som byggts om för varmvatten som värmekälla i stället för en gasbrännare. Det finns många fördelar med luftkonditionering med hjälp av solenergi. När solen skiner varmare och det behövs mera luftkonditionering, finns det mera energi tillgänglig till att driva systemet.
Men är det nu möjligt att effektivt massproducera solvärmesystem? Många vetenskapsmän anser det. Två professorer vid Syracuse University i New York skrev: ”Teknologin har kommit tillräckligt långt för att börja tillämpa det i stor skala. En del forskare, ingenjörer och arkitekter, däribland medlemmar av energiforskningsrådet vid Syracuse University, menar att det är möjligt att bygga bostadshus, till och med på våra breddgrader, som helt och hållet använder solenergin för uppvärmning.”
Som tidigare framhållits menar en del solenergiexperter att ett sådant solvärmesystem inom tre till fem år kommer att finnas på marknaden. Men professor Roland Winston, vid Chicagouniversitetet, som också har tillbringat åtskilliga år med solenergiforskning, varnar: ”Det är en lång väg från en handfull solvärmda hem till att köpa en solvärmeanläggning per postorder.”
Det skall bli intressant att följa utvecklingen. Men vilka utsikter finns det för att man skall kunna producera elektricitet med hjälp av solenergi?
Solenergi till elektricitet
Det finns två ofta diskuterade sätt att producera elektricitet med hjälp av solenergi. Först och främst kan solljuset användas till att värma upp en vätska, som alstrar ånga, vilken i sin tur driver en turbingenerator. Det beräknas att ett uppsamlingsområde för solstrålning på 13 till 18 kvadratkilometer skulle kunna driva ett ångkraftverk, som skulle kunna mäta sig med de största kärnkraftverken i fråga om effekt. Somliga har förespråkat att man skulle bygga ett sådant solkraftverk.
”Det förefaller möjligt”, säger R. C. Jordan, som är chef för Minnesotauniversitetets institut för mekanik och flygteknologi, ”att vi med hjälp av våra dagars materiel och processer kan förvandla 20 procent av den solenergi som träffar jorden på en given punkt till värmeenergi och sedan till användbar elektrisk energi. Detta skulle ge oss tillräcklig energi för att fylla nationens behov under många år framåt — och det till en kostnad som vi har råd med — genom att vi gör bruk av oanvända delar av vårt land, till exempel öknar, utan att vålla förorening.”
Men somliga anser att det är alldeles fel att gå in för denna typ av elkraftverk. Doktor Erich A. Farber, som är chef för ett av världens största forskningsprojekt när det gäller solenergi, säger: ”Man bygger inte ett stort kraftverk i Arizona och sänder kraften till Florida. Solenergin träffar ditt tak, din gård och väggarna i ditt hus. Den kan utvecklas ekonomiskt lönsamt på den plats där man befinner sig. Man behöver inga stora solkraftverk.”
Ja, solljuset kan förvandlas till elektricitet i ditt eget hem. Detta kan åstadkommas med hjälp av solceller. De består av tunna kiselskivor, som frambringar en elektrisk ström, när solljuset träffar deras yta. Dessa fotoelektriska celler producerar nu elektricitet åt satelliter som kretsar kring jorden. Och 90 kvadratmeter av dessa långlivade celler på taket kan förse ett modernt hem med elektricitet. Solceller är alldeles för dyra för att användas på det sättet. Men de behöver inte alltid vara det, hävdar senator James Abourezk i Förenta staterna.
”Det finns”, säger han, ”talrika laboratorier utöver landet som för närvarande producerar fotoelektriska celler, vilka om de massproducerades (enligt solcellsingenjörernas åsikt) skulle kunna tävla med andra former av elektricitetsalstring. ... Och att förvandla solenergi till elektricitet skulle få långt större inflytande på många fler människor än det skulle få om man försökte installera soldrivna uppvärmningssystem och avkylningsanordningar i varje hem i Förenta staterna.”
Hur ter sig framtiden för solenergin?
Solen är verkligen en överflödande, miljövänlig energikälla, som kan utnyttjas till att tjäna människans behov. Hur skall detta åstadkommas? När? Det är befogade frågor.
Det finns utan tvivel hinder att övervinna. I publikationen Machine Design heter det: ”Skulden för att solenergin i stor utsträckning ignorerats kan förmodligen läggas på ekonomiska intressen, kapitalplaceringar och statlig byråkrati, som är grundade på system för fossila bränslen.”
Kommer man att övervinna dessa hinder? Kommer man verkligen att gå in för att utveckla denna miljövänliga energikälla och på så sätt också bevara jordens hastigt försvinnande tillgångar av olja, naturgas och kol? Det skall bli intressant att se.