Energie ze Slunce

Slunce je klíčovým zdrojem energie pro celou naši planetu, resp. pro celou její biosféru. I když dnes víme, že život bez Slunce existovat opravdu může (v hlubinách oceánu, v hloubce zemské kůry aj.), ale zemská biosféra, v té podobě jak ji dnes známe, nemůže bez energie pocházející z naší nejbližší hvězdy existovat. Téměř veškerá energie, kterou lidstvo dnes využívá, pochází ze Slunce. Ovšem tato energie Slunce může nabývat různých podob a forem.

Veškerá fosilní paliva, tj. ropa, plyn, uhlí atd., nejsou ničím jiným než konzervovanou sluneční energií. Nahromadila se v tělech rostlin i živočichů, které poté prodělaly další procesy vedoucí ke vzniku vrstev fosilních paliv. Zřejmě ne všechna ropa vznikla díky sluneční energii. Ukázalo se, že část ropy vzniká i abioticky (např. uhlovodíky byly nalezeny i v oceánských hřbetech, kde prokazatelně nejsou organického původu). Dokonce jsou autoři, kteří se domnívají, že ropa vzniká převážně abioticky.

Energie větru je rovněž dílem Slunce. Slunce ohřívá zemský povrch a od něj se ohřívá i vzduch. Vzhledem k tomu, že teplejší vzduch je lehčí než chladnější, stoupá ten teplý vzhůru a na jeho místo proudí vzduch chladnější. Kdyby Slunce náhle přestalo svítit, po několika dnech by veškerý vítr na Zemi ustal.

Energie ukrytá v řekách, kterou člověk využívá např. pro pohon turbin či mlýnů, také pochází ze Slunce. Sluneční záření ohřívá povrchové vrstvy oceánů a tím urychluje vypařování vody. Teplý vzduch nasycený vodními parami stoupá do vyšších vrstev atmosféry. Tam se díky vzdušnému proudění dostává nad pevninu. Při výstupu do větších výšek dochází ke kondenzaci vodních par (uvolněné skupenské teplo pak ohřívá vyšší vrstvy atmosféry). Výsledkem je déšť nad pevninami. Voda stéká směrem do oceánu. Energii, kterou v sobě nese, můžeme opět využít. Přeměňujeme potenciální energii vody v gravitačním poli Země na energii kinetickou (poté elektřinu).

Pokud přikládáte další polínko na oheň, abyste si mohli ohřát nebo opéci nějakou dobrotu, mějte na paměti, že využíváte uloženou energii Slunce. Zelené rostliny mohou díky chlorofylu (zelené barvivo v rostlinách) v listech i oddencích tzv. fotosyntetizovat. Jak už napovídá samotný název procesu, jedná se o syntézu pomocí světla. Rostliny vyrábějí za přispění slunečního světla z jednoduchých prvků a molekul složité organické látky, ze kterých mimo jiné stavějí také svá těla. Tyto látky můžeme spalovat (tj. provádět oxidaci) a uvolňovat v nich skrytou energii. Spalováním se však uvolňuje pranepatrný zlomek energie ve hmotě obsažené. To už nemluvíme o nepříznivých následcích na životní prostředí, jelikož při spalování vzniká celá řada oxidů a prachu.

Ale zpět ke sluneční energii ve formě, v jaké si ji jako první představí většina obyvatel naší planety, tedy ve formě slunečního záření dopadajícího na naší planetu. Intenzita záření na povrchu planety však není rovnoměrná a do hry vstupuje celá řada faktorů (pokrytí oblačností, sklon záření vůči místní rovině, typ povrchu, proudění apod.).

Níže se pokusíme udělat malý přehled podob sluneční energie z hlediska její formy, a také se velmi stručně podívat na dnešní technické možnosti efektivního využívání tohoto, pro lidstvo, obnovitelného zdroje energie.

Formy sluneční energie

Slunce je velmi vydatným zdrojem energie. Energie slunečního záření, dopadajícího na Zemi, mnohonásobně převyšuje energetické potřeby lidstva. Problémem je však skutečnost, že její plošná hustota je relativně nízká a k jejímu získávání jsou nutná technická zařízení (samozřejmě s výjimkou pasivních faktorů staveb).

Přes řadu problémů se však sluneční energie může stát velmi významným pomocníkem při snižování spotřeby fosilních paliv. Rozhodně to však v nejbližších desetiletích není cesta, která by mohla fosilní paliva zcela nahradit.

• přímá sluneční energie (sluneční záření)
• biomasa
• energie vody
• energie větru

Dalším druhem alternativního (obnovitelného) zdroje energie je geotermální energie, tedy tepelná energie nitra Země. Tato energie je v nitru naší planety ukryta od dob jejího vzniku, kdy celé planetární těleso prošlo procesem tzv. teplotní diferenciace. V určité fázi vývoje byla Země prakticky celá v (polo)tekutém stavu, což umožňovalo rozdělení prvků a sloučeni podle jejich měrné hmotnosti. Nejtěžší sloučeniny a prvky, v našem případě železo a nikl (které jsou obsaženy v jádře planety), klesly do nitra a nejlehčí sloučeni křemíku zůstaly na povrchu (kůra planety). Dále k tomuto teplu z počátků vzniku planety jistou měrou přispívá také teplo uvolňované při rozpadu radionuklidů v materiálu plášťě.

Další informace o formách sluneční energie.
 

Technika a metody využití sluneční energie

Vývoj technických prostředků k získávání a využití sluneční energie se odvíjel od jejich společenské objednávky. Ta souvisela především s dostupností a hlavně cenou tradičních (převážně fosilních) paliv a zdrojů energie. Významným aspektem těžby či výroby a distribuce energie byly (a do určité míry ještě jsou) mnohdy výrazné negativní dopady na životní prostředí i zdraví obyvatel. S rozvoje průmyslu, spotřeby, dopravy a celé společnosti rostla spotřeba energie a tím také průvodní negativní dopady. Velké hospodářská centra (zejména těžkého průmyslu) se začínala potýkat se stále zhoršujícími se, až katastrofálními, životními podmínkami, kvalitou ovzduší, vod, aj.

Určitý vrchol, kdy došlo k jistému přelomu přístupů k tehdy spíše ojedinělým aplikacím využívání obnovitelné (zejména sluneční) energie, můžeme najít v první polovině 70. let. Čtenáři znalí hospodářských dějin Evropy i světa jistě toto období znají v podobě dvou velkých ropných krizí. Do cen paliv a energií, které byly získávány z přírodního bohatství (tedy zejména ropa a plyn) začaly stále více promlouvat politika, regionální zájmy, zájmy velkých korporací a sdružení.

Prudký nárůst cen tradičních paliv přivedl národní ekonomiky i vlády k  větší pozornosti k obnovitelným zdrojům energie . Postupně se rozvíjely programy podpory  využití obnovitelných zdrojů. Nejprve na úrovní investiční, tedy dotace či jiná forma podpory na vývoj a výstavbu těchto zdrojů, v posledních desetiletích došlo díky politickým rozhodnutím také k podpoře těchto zdrojů formou garantovaných výkupních cen elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů. Jak se později ukázalo, tato podpora byla a je mnohými zneužívána a vede k nárůstu ceny energie (zejména elektřiny). Tento růstvede ke zvyšování nákladů firem a snižování jejich konkurenceschopnosti na evropských a zejména světových trzích.

Přes všechny tyto problémy a omezení, které je možné u obnovitelných zdrojů najít, jsou dnes neodiskutovatelnou součástí energetického mixu většiny vyspělých zemí a jejich význam nadále poroste. Podobný trend bude možné sledovat i na regionální úrovni, kde mohou být ekonomicky efektivně využity regionální zdroje obnovitelné energie přímo v regionu.

Další informace k technice a metodám využití sluneční energie.