Introducere

O cantitate imensă de energie solară ajunge la suprafaţa pământului în fiecare zi.

Această energie poate fi captată, şi folosita sub formă de căldură în aplicaţii termo-solare,

cu ajutorul panourilor solare, sau poate fi transformată direct în electricitate cu ajutorul

celulelor fotovoltaice.

Pentru a înţelege cum celulele fotovoltaice şi sistemele termo-solare captează

energia solară, este important să înţelegem cum aceasta îşi urmează cursul de la soare

spre Pământ şi cum acest flux se schimbă periodic.  

Cum produce soarele energie

Soarele este o sferă cu diametrul de aproximativ 1.4 milioane de

km, formată din gaze cu temperaturi foarte mari(temperatura interioră a

soarelui este de aproximativ 15 milioane de grade Kelvin). Această

temperatură imensă, combinată cu o presiune de 70 miliarde de ori mai

mare decât aceea a atmosferei Pământului creează condiţiile ideale pentru reacţiile de

fuziune.

Reacţiile de fuziune din soare au loc între atomi de hidrogen, care se combină şi

formează atomi de helium. În urma acestui proces se degajă energie sub forma unor

radiaţii cu energie mare, mai cu seamă raze gamma. În timp ce aceaste radiaţii migrează

din centrul spre exteriorul sferei solare, ele reacţionează cu diferite elemente din

interiorul soarelui şi se transformă în radiaţii cu energie mica. Soarele a produs în acest

fel energie timp de aproximativ 5 miliarde de ani, şi va continua să facă la fel pentru înca

4-5 miliarde.

Pământul se roteste în jurul soarelui la o distanţă de aproximativ 150 milioane de

km. Radiaţiile se extind la viteza de 300.000 de km pe secundă, viteza luminii. Timpul

necesar pentru a ajunge pe Pământ este de aproximativ 8 min.

Cantitatea de energie solară ce atinge la un moment dat un anumit loc de pe

suprafaţa Pământului se numeşte constantă solară, valoarea ei depinzând de mai mulţi

factori. Dacă soarele este la amiază şi cerul este senin, radiaţia pe o suprafaţă orizontală

este de aproximativ 1000 de W pe metru patrat. Se observă scăderea constantei solare

când suprafaţa nu este orientată perpendicular pe razele soarelui.

Metode de conversie a energie solare în alte forme de energie

Pentru utilizarea energiei solare este nevoie de conversia acesteia în alte forme de

energie, conversii care sunt:

conversia fotoelectrică - Conversia fotoelectricã directã se poate realiza

folosind proprietãţile materialelor semiconductoare din care se confecţioneazã

celulele fotovoltaice.

Celulele fotovoltaice transformă razele solare în electricitate. Acestea pot fi

realizate din mai multe materiale semiconductoare, dar peste 95% din celulele solare sunt

realizate din siliciu (Si), care este al doilea element chimic cel mai răspândit în scoarţa

terestră, reprezentând cca. 25% din aceasta, deci este disponibil în cantităţi suficiente,

fiind astfel şi ieftin. În plus, procesele de prelucrare a acestui material nu sunt agresive

pentru mediul ambiant.

În vederea fabricării celulelor fotovoltaice, Si este impurificat (dopat) cu diferite

elemente chimice, pentru obţinerea unui surplus de sarcini electrice negative (electroni)

sau positive (goluri). Se obţin astfel straturi de siliciu semiconductoare de tip n, respectiv

de tip p, în funcţie de tipul sarcinilor electrice care predomină. Prin alăturarea a două

asemenea straturi de material semiconductor, caracterizate prin predominanţa diferită a

sarcinilor electrice, în zona de contact, se obţine o aşa numită joncţiune de tip p-n de tipul

celei reprezentate schematic în figura 1.

Fig. 1. Joncţiune p-n

Sub acţiunea diferenţei de potenţial electric, manifestată în zona de contact,

electronii excedentari din stratul n, prezintă tendinţa de migraţie în stratul p, deficitar în

electroni. Analog, golurile excedentare din stratul p, prezintă tendinţa de a migra în

stratul n, deficitar în sarcină electrică pozitivă. Această tendinţă de deplasare a sarcinilor

electrice este reprezentată în figura 2.

Fig. 2. Tendinţa de migrare a sarcinilor electrice între straturile joncţiunii p-n

Amploarea migraţiei sarcinilor electrice între cele două straturi ale joncţiunii p-n

este limitată de nivelul energetic al purtătorilor celor două tipuri de sarcini electrice.

Astfel, cu toate că nu se va realiza o reechilibrare la nivelul sarcinilor electrice în toată

profunzimea celor două straturi, o zonă superficială din stratul p va fi ocupată de sarcini

electrice negative (electroni), iar o zonă superficială din stratul n, va fi ocupată de sarcini

electrice pozitive (goluri). Ca efect, se va produce o redistribuire a sarcinilor electrice în

zona joncţiunii p-n, de tipul celei reprezentate în figura 3.

Fig. 3. Apariţia unei diferenţe de potenţial electric în zona joncţiunii p-n

Se observă că efectul acestei redistribuiri este reprezentat de apariţia unei

diferenţe de potenţial locale, la nivelul joncţiunii. Această diferenţă internă de potenţial

reprezintă o barieră care împiedică o eventuală deplasare ulterioară a sarcinilor electrice

negative din stratul n spre stratul p şi a celor pozitive din stratul p spre stratul n. Sarcinile

electrice libere din cele două straturi sunt respinse din zona joncţiunii spre suprafeţele

acestor straturi, opuse joncţiunii p-n.

Este cunoscut faptul că lumina prezintă un caracter dual, având atât caracteristici

de undă, conform teoriei ondulatorii a luminii, cât şi caracteristici corpusculare, conform

teoriei corpusculare, sau fotonice a luminii. Din punctul de vedere al efectului fotovoltaic

este mai util ca lumina să fie considerată ca având caracter corpuscular.

Dacă joncţiunea p-n este supusă radiaţiei solare, fotonii având un nivel energetic

suficient de ridicat (cu atât mai ridicat cu cât radiaţia solară prezintă o intensitate mai

mare), sunt capabili să transfere suficientă energie electronilor aflaţi pe straturile de

valenţă ale atomilor, pentru a treace pe straturile de conducţie şi să devină electroni liberi.

Sub acţiunea diferenţei interne de potenţial, care se manifestă local la nivelul joncţiunii p-

n, electronii liberi care se formează în stratul n, sunt respinşi spre suprafaţa stratului n al

joncţiunii, iar electronii liberi care se formează în stratul p, sunt atraşi spre zona de

joncţiune, pe care o vor traversa şi odată ajunşi în stratul n, sunt respinşi spre suprafaţa

acestui strat. Fiecare electron liber, în momentul trecerii sale pe stratul de conducţie, lasă

în urmă un gol (sarcină electrică pozitivă) în structura atomului pe care l-a părăsit, astfel

că sub acţiunea radiaţiei solare nu apar doar electroni liberi ci perechi de sarcini electrice

negative (electroni) şi pozitive (goluri). Sub acţiunea diferenţei interne de potenţial, care

se manifestă local la nivelul joncţiunii p-n, golurile care se formează în stratul p sunt

respinse spre periferia stratului p al joncţiunii, iar golurile care se formează în stratul n,

sunt atrase spre zona de joncţiune, pe care o vor traversa şi odată ajunşi în stratul p, sunt

respinşi spre suprafaţa acestui strat.

În urma deplasării sarcinilor electrice în cele două straturi şi în zona joncţiunii p-

n, conform mecanismului prezentat, se produce o polarizare electrică la nivelul

suprafeţelor exterioare ale joncţiunii p-n, aşa cum se observă în figura 4.

Fig. 4. Polarizarea suprafeţelor exterioare ale joncţiunii p-n

Dacă suprafeţele exterioare ale joncţiunii p-n sunt acoperite cu câte un strat

metalic, reprezentând fiecare câte un electrod, între aceştia se va manifesta o diferenţă de

potenţial, care într-un circuit închis va produce manifestarea unui curent electric.

Diferenţa de potenţial şi curentul electric se pot menţine la un nivel constant atâta tip cât

se manifestă radiaţia solară. Este evident că variaţia intensităţii radiaţiei solare va

produce şi variaţii ale diferenţei de potenţial, dar mai ales ale intensităţii curentului

electric aşa cum se va arăta ulterior.

Joncţiunea p-n, împreună cu cei doi electrozi, alcătuieşte o celulă fotovoltaică sau

o celulă elctrică solară având construcţia de tipul celei reprezentate în figura 5.

Fig. 5. Elementele constructive ale unei celule fotovoltaice

Grosimea totală a unei celule fotovoltaice este ce cca. 0,3mm, iar grosimea

stratului n, este de cca. 0,002mm. Uzual, deasupra electrodului negativ al celulei

fotovoltaice, se amplaseaza un strat antireflexie, cu rolul de a împiedica reflexia radiaţiei

solare incidente pe suprafaţa celulei electrice solare, astfel încât o cantitate cât mai mare

de energie să fie transferată electronilor de valenţă din cele două straturi

semiconductoare. Şi pentru a creşte cantitatea de radiiaţii ce alimentează panourile

fotovoltaice se folosesc sisteme de concentrare şi căutare a razelor solare. Celulele

fotovoltaice au dimensiuni uzulale de 10x10cm şi mai recent de 15x15cm.

Cercetătorii americani lucrează cu noi materiale pentru noi dispozitive de

convertire a luminii soarelui în electricitate mai ieftină şi mai eficientă.

Se spune că aşa numitele fotovoltaice organice sunt mult mai ieftine decât

dispozitivele tradiţionale de captare a energiei solare. Astfel experţii au început să lucreze

la diode organice emiţătoare de lumină (OLED).

Fotovoltaicele organice şi OLED-urile sunt fabricate dintr-un înveliş format din

compuşi organici semiconductori care pot absorbi fotonii pentru energia solară.

Cercetătorii caută noi materiale si metode de a schimba aceşti compuşi în aşa fel încât să

se absoarbă de două ori mai multă energie solară.

Qiao (unul dintre cercetători) spune că lumina vizibilă a soarelui conţine numai

aproximativ 50% din totalul energiei solare, cea care nu poate fi vizibilă rămânând

neexploatată. Echipa de cercetători face încercări şi teste pentru a identifica materialele

care pot să capteze lumina din întreg spectrul solar, deoarece astfel captarea sau absorbţia

luminii poate fi dublată.

Noile dispozitive de iluminat vor putea fi mai uşor înserate în pereţi sau pe

plafoane. Dar acestea nu vor arăta că becurile tradiţionale, în formă de bulb, ci vor avea

forma unui panou.

conversia fototermică - care prezintã o mare importanţã în aplicaţiile

industriale (încãlzirea clãdirilor, prepararea apei calde de consum, uscarea

materialelor, distilarea apei etc.). În cazul conversiei fototermice, adică a

termoconversiei directe a energiei solare, se obţine căldura înmagazinată în apă,

abur, aer cald, alte medii (lichide, gazoase sau solide). Căldura astfel obţinutã

poate fi folositã direct sau convertită în energie electrică, prin centrale

termoelectrice sau prin efect termoionic; poate fi folosită prin transformări

termochimice sau poate fi stocată în diverse medii solide sau lichide.

Energia termo-solară

Instalaţiile solare termice realizează conversia energiei solare în energie termică

folosită pentru încalzire şi preparare de apă caldă de consum. Elementele principale care

realizează conversia sunt captatoarele solare (colectoare solare). Captatoarele solare

captează razele solare şi transportă caldura fie direct către apă, fie cu ajutorul unui agent

termic (aer, apă, alte lichide) şi a unui sistem de schimbare a căldurii.

Colectorul este acoperit cu sticlă, sau cu un alt material transparent, pentru  a

menţine căldura solară în el. Partea posterioară a colectorului se acoperă cu un material

izolator pentru a nu lăsa căldura să se degaje.

 Există 3 tipuri de sisteme termo-solare de încălzire a apei ce folosesc colectorul

cu taler plat:

A: Sistemul este format dintr-o pompă, un colector şi

un bazin de stocare. Pompa trece apa prin colector,

acesta o încălzeşte, după care este stocată în bazin

B: Sistemul este format dintr-un colector ce reprezintă

în acelaşi timp şi bazinul de stocare.

C: Sistemul este format dintr-un colector şi un bazin de

stocare a apei.

 

Transformarea energiei termo-solare în energie electrică

Centralele electrice termo-solare produc electricitate folosind o turbină alimentată

cu aburii produşi prin clocotirea unui lichid cu ajutorul radiaţiilor soarelui.

Centralele electrice termo-solare folosesc mai multe metode pentru captarea

razalor de soare:

1. Sisteme cu receptor central

Aceste sisteme concentrează razele de soare spre un

colector central cu ajutorul unor oglizi plasate radiar.

2. Sisteme cu albii

Albiile sunt lungii, formate din oglinzi curbate ce

concentrează razele soarelui pe nişte ţevi umplute cu un lichid. Acest

lichid poate atinge temperaturi foarte mari, de exemplu in centralele

din Sudul Californiei poate ajunge până la 400 grade C.

3. Sisteme cu parabolă

Folosesc o parabolă ce concentrează radiaţiile solare spre

un colector montat în punctul focal al acesteia.

 

Energia solară poate fi stocată în beton

Betonul ar putea fi folosit pentru stocarea energiei termice, potrivit unor

cercetători de la Universitatea din Arkansas. Aceştia au câştigat un premiu în valoare de

770.000 de dolari din partea Departamentului American de Energie, în cadrul unui

program de susţinere a proiectelor de stocare ieftină a energiei solare.

Panourile solare sunt folosite pentru a atrage căldura care să fie stocată mai apoi

în beton. Transferul de la panouri la beton se face printr-un tub de oţel.

Cercetatorii vor să creeze şi să testeze beton de mare performanţă, capabil să

stocheze un maximum de energie termică. Pentru aceasta vor expune betonul la

temperaturi foarte ridicate şi vor folosi modele computerizate.

În prezent, energia poate fi stocată în beton la o temperatura de maximum 325 oC

dar echipa de la Universitatea din Arkansas crede că poate ajunge la 600 oC.

Potrivit cercetătorilor, energia solară este o alternativă foarte plauzibilă la sursele

de energie actuale. Munca de cercetare trebuie să se concentreze însă asupra metodelor de

stocare a energiei.

„Aria cea mai importantă de cercetare este stocarea energiei termice, ceea ce înseamnă

dezvoltarea unor metode eficiente şi ieftine de a transfera caldura de la colectori inainte

de a o transmite la generatori. Asta încercăm să facem”, a declarat Panneer Selvam,

profesor de inginerie civilă.

În prezent, costul de stocare a energiei solare este cuprins între 13 şi 17 cenţi pe

kilowat ora. Departamentul American de Energie işi propune  performanţa unui cost de 5

cenţi pe kilowat oră până în 2020.

conversia fotomecanică - care prezintã importanţă deocamdatã în energetica

spaţialã, unde conversia bazatã pe presiunea luminii dã naştere la motorul tip

"velã solarã", necesar zborurilor navelor cosmice. Conversia fotomecanică se

referă la echiparea navelor cosmice destinate călătoriilor lungi, interplanetare, cu

aşa zisele "pânze solare", la care, datoritã interacţiei între fotoni şi mari suprafeţe

reflectante, desfãsurate dupã ce nava a ajuns în "vidul cosmic", se produce

propulsarea prin impulsul cedat de fotoni la interacţie.

conversia fotochimică - care poate prin douã moduri sã utilizeze Soarele într-

o reacţie chimicã, fie direct prin excitaţii luminoase a moleculelor unui corp, fie

indirect prin intermediul plantelor (fotosintezã) sau a transformãrii produselor de

dejecţie a animalelor. Conversia fotochimică priveşte obţinerea pilelor de

combustie prin procesele de mai sus.

Metode de sisteme de conversie a energiei solare

Pe parcursul anilor s-a studiat şi s-au inventat mai multe metode, mai eficiente, de

conversie a energiei solare dintre care vom prezenta:

Turn Solar cu Câmp Colector

Anunţat de câţiva ani, Turnul Solar (Solar Tower) e unul din cele mai abiţioase

proiecte de energie alternativă din istorie. Tehnologia acestui Turn Solar combină

principiile de a concentra puterea solară şi puterea vântului. Acesta poate să producă la

fel de multă energie ca un mic reactor nuclear, dar fără pericolele acestuia. Turnul Solar

(Solar Tower) este gol pe dinăuntru, ca un horn. La baza sa se află un sistem de captare a

energiei solare – o porţiune circulară, transparentă, (numit colector), ce se întinde pe o

suprafaţă de câteva hectare (cu cât mai mare suprafaţa cu atât e mai mare eficienţa).

Aerul de sub sistem, este încălzit de radiaţiile solare si dirijat prin convecţie, spre baza

unui turn foarte înalt, localizat în centru colectorului.

La baza turnului se amplasează una sau mai multe turbine de mare randament care

vor funcţiona datorită curentului de aer fierbinte, care trece cu mare viteză pentru a ieşi

prin coşul turnului.

Sistemul necesită o investiţie destul de mare, dar care ulterior se amortizează prin

costurile mici de exploatare şi a randamentului ridicat. Pentru mărirea randamentului cu

aproximativ 25%, sub acoperişul circular sunt montate serpentine din conducte care sunt

umplute cu apă, înmagazinind ziua căldura , pe care o cedează aerului noaptea, turnul

funcţionând 24 din 24 ore, având un mare avantaj faţă de morile de vânt sau de

generatorii solari.

Un asemenea proiect imens a fost planificat în Australia de Roger Davey,

preşedinte al Enviro Mission Limited, din Melbourne, Australia, compania care se ocupă

de acest proiect. Turnul proiectat având o înălţime de aproximativ 1 kilometru (înălţimea

turnului fiind un factor care influienţează randamentul generării curentului electric).

Sistemul de captare a energiei solare (colectorul) se va întinde pe o suprafaţă de

10 mii de hectare. În timpul ascensiunii, aerul accelerează până la viteza de 55 km/h,

punând în funcţiune 32 de turbine, care generează energie electrică în mod similar cu un

sistem de mori de vânt.

Estimările arată că Turnul Solar va genera 200 de megawatti, destul pentru ca să

alimenteze cu energie electrică 200 de mii de locuinţe, iar în acelaşi timp ar reduce

emisiile de gaze cu efect de seră, cu 830 de mii de tone anual.

Până acum, cea mai mare piedică în cadrul proiectului sunt costurile, care variază

între 500-750 milioane de dolari.

Turn Solar cu Oglinzi

În cazul centralelor cu turn solar este vorba de obicei de centrale pe bază de aburi

generaţi cu ajutorul energiei solare. Focarul (camera de combustie) încălzit până acum cu

păcură, gaz natural sau cărbune, este

înlocuit de un focar solar aşezat în vârful

unui turn. Radiaţia solară, a sute, chiar

mii de oglinzi cu orientare automată

după poziţia soarelui este reflectată către

o suprafaţă absorbantă centrală numită

receiver. Datorită puternicei concentrări

de radiaţie, în turn apar temperaturi de

ordinul a mii de grade. Temperatura

exploatabilă raţional este în jur de 1300°C. Nivelele de temperaturi şi prin acestea,

randamentul termic posibil de atins, sunt mult mai mari decât la centralele solare cu

câmpuri de colectoare. Agentul termic utilizat este: nitraţi fluizi, aburi sau aer cald. Acest

principiu este utilizat de fapt şi la cuptorul de topire solar din Odeillo. În acest mod se pot

genera temperaturi cu valori adaptate necesităţilor proceselor tehnologice, sau cerinţelor

accelerării proceselor chimice. De regulă însă, căldura generată este utilizată totuşi prin

intermediul unei turbine de gaz sau de aburi la generarea de curent electric. În receiver

agentul termic este încălzit pînă la 1000°C, şi în final utilizat la generarea de aburi.

Curentul electric generat este livrat în reţea. Centralele cu turn solar este deci o altă

modalitate îndeajuns de pusă la punct pentru a putea genera – cu sprijinul programelor de

încurajare – energie electrică la preţ competitiv.

Cea mai mare instalaţie de acest tip existentă la ora actuală sunt „Solar Two“ de

10MW, având o temperatură de lucru de 290-570°C în California. Variaţiile intensităţii

radiaţiei solare vor fi compensate cu ajutorul unui tip nou de instalaţie de înmagazinare.

Prin aceasta, generarea de energie electrică se poate regla independent de intensitatea de

radiaţie solară, în funcţie de cererea de consum. În viitor acest tip de centrală, în lipsa

radiaţiei solare va putea fi acţionată utilizând biomasă. Pe termen lung se prevede

posibilitatea generării de hidrogen cu acest tip de tehnologie.

*1. Turn solar este de 115m înalt şi înconjurat de 600 de oglinzi.Acestea urmăresc razele soarele şi le direcţionează spre schimbătorul de căldură (receptor), în partea superioară a turnului *2. Receptorul, conversia energiei solare concentrată de la oglinzi în abur *3. Aburul este stocat în rezervoare şi condus la turbinele care vor produce suficientă energie electrică a 6000 case.

La Sanlucar la Mayor, 25 km de Sevilia se construieşte un parc solar care la

terminare în 2013 va produce 300MW energie electrică prin utilizarea a diferite

tehnologii.

Spaţiu pe bază de energie solară

Spaţiu pe bază de energie solară este un model teoretic de colectare a energie

solare din spaţiu, pentru a fi utilizată pe Pământ. Această metodă teoretică este diferită

de metoda uzuală de colectare a energie solare în care panourile solare folosite pentru a

colecta energia ar putea fi amplasate pe un satelit de pe orbită, de aproximativ 36000 km

mai sus de ecuator, făcându-se referire, de multe ori, ca fiind un solar mai puternic prin

satelit, decât cel de pe suprafaţa Pământului.

În spaţiu, colecţia de energie solară nu este afectată de ciclul zi / noapte, de

vreme, anotimpuri, sau efectul gazelor atmosferice de pe Pamant. Medie energiei solare

pe unitatea de suprafaţă în afara atmosferei terestre este de ordinul zecilor mai mare

decât cea disponibilă pe suprafaţa Pamantului. Procesul de colectare a energiei solare în

spaţiu pentru a fi utilizată pe Pamânt introduce noi probleme de transmitere a energiei de

la punctul de colectare, în spaţiu, la locul în care energia ar fi folosită, pe suprafaţa

Pamantului. Un fascicul laser va fi folosit pentru a transfera energia colectată în spaţiu pe

bază de panouri solare la un intermediar sau staţie terestră de putere, în cazul în care

consumul său de energie va fi utilizat pentru a genera electricitate sau chiar hidrogen.

Oamenii de ştiinţă Japonezi , au atătat că panourile realizate din plăci de crom, un

material ceramic care absoarbe lumina soarelui, şi neodim, care îl converteşte în lumină

laser, au o eficienţă a conversie energetică solare-laser de 42% ,o cifră impresionantă.

Prin urmare, se estimează că un singur satelit montat cu panouri solare, va avea o putere

de ieşire echivalentă cu un 1 GW a unei centrale nucleare. În timp ce oamenii de stiinţă

continuă să exploreze în idei, unii sugerează faptul că aceste centrale să fie puse în orbita

Pământului în număr scăzut în primul rând, şi abia apoi să fie lansat pe orbita geosincron

într-un număr mai mare sau de la o orbită în jurul Lunii.

Fiind un loc curat şi sigur de energie, spaţiu pe bază de energie solară are

potenţialul de a juca un rol semnificativ în soluţionarea globală a energiei şi de probleme

de mediu.

Cercetătorii japonezi, care a introdus tehnologia lor la o şedinţă la Societatea de

Fizică Aplicată în acest an, sunt în speranţa de a pune primul spaţiu pe bază de sisteme de

putere în orbită în anul 2030.

Această teorie a fost demonstrată printr-un experiment de un fost cercetător de la

NASA (John C. Mankins) care a demonstrat că energia de la Soare preluată în spaţiu de

sateliţi poate fi transmisă pe Pământ. Însă în urma acestei teorii, expetimentul de transfer

de energie solară a fost realizat prin utilizarea undelor radio pe o distanţă de 148 de

kilometri, între două insule din Hawaii

În urma transferului realizat sub coordonarea lui John C. Mankins, dintr-o

cantitate de 20 de waţi, transmisă de la satelitul captator din spaţiu, a ajuns la receptorul

de pe Pământ doar 0,002 waţi.

În viziunea lui Mankins, în captarea şi transmiterea de energie solară către Pământ

pot fi utilizaţi sateliţi de 500 de kilograme. De asemenea, John C. Mankins apreciază că

“o investiţie mai mare va permite obţinerea unui sistem mai performant de transfer a

energiei solare captate de satelit din spaţiul cosmic la o staţie energetică de pe Pământ”.

O nouă invenţie - Solarul hibrid de iluminat promite o eficienţă de 50%

În timp ce tehnologia iluminaţiei solare hibride este încă în fază incipientă,

comparativ cu celulele solare fotovoltaice şi termice, aceasta câştigă lent recunoaşterea

pentru titlul legitim în cursa de a deveni viabilă din punct de vedere comercial tehnologic.

Intrând pe piaţa din SUA în 2008, această tehnologie hibrid a câştigat recent Premiul de

Excelenţă în Transfer Tehnologic de la Laboratorul Federal pentru Transferul

Tehnologic.

Departamentul Oak Ridge a dezvoltat un solar hibrid de iluminat folosind o

tehnologie, montând pe acoperiş colectoare cu diametrul de 48 inch şi oglinzi secundare

ce urmăresc razele solare pe tot parcursul zilei. Sistemul de colectare focalizează lumina

soarelui în 127 fibre optice conectate la dispozitive laminate, echipate cu tije de difuzie

similare cu becuri fluorescente. Tijele răspândesc lumina în toate direcţiile.

Un colector prezintă 8 - 10 tije de lumină hibrid are o puterea de a ilumina un

spaţiu de circa 1000 de metri pătraţi. Când lumina soarelui este mai slabă sau deloc, un

sensor controlează intensitatea becurilor fluorescente pentru a menţine un nivel constant

de iluminare.

Potrivit Departamentului Oak Ridge, sistemul este estimat pentru a economisi un

total de circa 8000 kWh pe an.

Tehnologia de solare hibride de iluminat este fundamental diferită de panourile

fotovoltaice şi cele solare. Sistemul transmite lumina cu scopul de a reduce nevoia de

iluminare electrică într-o clădire, casă, etc. Acest sistem nu converteşte lumina solară în

energie electrică, ci mai degrabă livrează lumină naturală direct în clădire cu o eficienţă

de 50%. Dacă panourile fotovoltaice sunt folosite de a converti lumina solară în energie

electrică şi după aceea înapoi în lumină, conversia va avea o eficienţă doar de 2-8%.

Pentru aplicaţiile care implică lămpi incandescente, un sistem solar hibrid de

iluminat de obicei produce aproximativ 3000 Watts de energie folosită, asociată cu

lumină, costul unui watt este aproximativ de $5-$8 acest lucru este aproape de două ori

mai rentabile ca la panourile fotovoltaice care de obicei costă 10 dolari pe watt.

Dar, ca şi în cazul multor tehnologii dezvoltate în laborator, principala provocare

este acum de a demonstra în mod constant eficienţa tehnologie sistemului hibrid şi chiar

de a creşte eficienţa în timp, pentru reducerea preţului la client.

În present există 21 de sisteme de iluminat hibrid fiind testate în diferite proiecte

demonstrate în SUA.

Light Blossom - Philips

Light Blossom Philips a creat un stâlp de trei metri care consumă, dar şi

generează curent electric. Acest dispozitiv ar putea reprezenta viitorul în iluminatul

stradal: noaptea luminează, iar ziua işi produce singur electricitatea necesară, atât într-o zi

cu soare, cât şi într-una cu vânt puternic.

Seara, Light Blossom - stâlpul de iluminat stradal din imagine, evită să risipească energia

şi nu luminează la capacitatea maximă decât atunci când senzorii săi de proximitate îi

indică apropierea unui trecător.

Chiar şi atunci când se aprinde la maximum, diodele sale luminiscente (LED-uri)

au o eficienţă mai ridicată decât cea a unui stâlp prevăzut cu becuri incandescente.

Însă adevarata performanţă a invenţiei este dată de felul în care stâlpul işi obţine

singur energia, nu de la un sistem de distribuţie electrică.

Petalele stâlpului se pot deschide şi, fiind prevăzute cu celule fotovoltaice, se

răsucesc după razele solare asemenea florii-soarelui, graţie unor motoraşe.

Dacă vremea este înnorată, lumina solară puţin intensă, iar vântul bate suficient de

puternic, petalele se transformă în elice asemănătoare unei mori de vânt, care transformă

energia eoliană în electricitate. În caz că, într-o anumită zi, este şi soare şi vânt, stâlpul va

opta automat pentru convertirea energiei solare sau eoliene în electricitate, în funcţie de

randamentul oferit de fiecare dintre resurse în ziua respectivă. Stâlpul a fost prezentat

publicului la Moscova, cu ocazia unui eveniment anual al companiei Philips, denumit

„Simplicity Day” (Ziua simplităţii).