Rajattomat mahdollisuudet

1980-luvulla insinööri Roland Hulstrom laski, että jos kolme promillea Yhdysvaltain pinta-alasta eli 160 x 160 kilometrin ala peitettäisiin aurinkopaneeleilla – toisella merkittävällä aurinkovoimatekniikalla – saataisiin riittävästi sähköä koko maan tarpeisiin.Väki luuli hänen haluavan päällystää Mojaven piillä. ”Ympäristöväki nousi barrikadeille ja sanoi, ettei niin suurta alaa voi noin vain peittää”, Hulstrom sanoi jokin aika sitten toimistossaan NREL:ssä, mutta ei hän ollut sitä tarkoittanutkaan. ”Aurinkopaneeleilla voi peittää pysäköintialueita, ja niitä voi asentaa katoille.”

tiistai 3. marraskuuta 2009

1980-luvulla insinööri Roland Hulstrom laski, että jos kolme promillea Yhdysvaltain pinta-alasta eli 160 x 160 kilometrin ala peitettäisiin aurinkopaneeleilla – toisella merkittävällä aurinkovoimatekniikalla – saataisiin riittävästi sähköä koko maan tarpeisiin.

Väki luuli hänen haluavan päällystää Mojaven piillä. ”Ympäristöväki nousi barrikadeille ja sanoi, ettei niin suurta alaa voi noin vain peittää”, Hulstrom sanoi jokin aika sitten toimistossaan NREL:ssä, mutta ei hän ollut sitä tarkoittanutkaan. ”Aurinkopaneeleilla voi peittää pysäköintialueita, ja niitä voi asentaa katoille.”

Kaksikymmentä vuotta myöhemminkin aurinkopaneelit tuottavat vain mitättömän osan amerikkalaisten käyttämästä sähköstä. Kaliforniassa, Nevadassa ja muissa vuolaan auringon ja tukiaisten osavaltioissa ne ovat jo lähes yhtä yleisiä kuin ilmastointilaitteet, ja vaikka ne eivät vielä ole yhtä pitkälle kehittyneitä kuin aurinkolämpöteknologia, niitä saattaa odottaa valoisampi tulevaisuus. Tällä hetkellä aurinkopaneelit ovat kalliita ja niiden tehokkuus on vain 10–20 prosenttia; parabolisten peilien taas 24 prosenttia. Siihen on enemmänkin historiallisia kuin fyysisiä syitä. Kun aurinkovoima hiipui 1980-luvulla, moni etevimmistä insinööreistä siirtyi tietotekniikka-alalle, joka sekin käyttää piitä ja muita puolijohteita ja muutenkin samoja raaka-aineita. Mooren laiksi kutsutun säännön mukaisesti mikroprosessorien suorituskyky kaksinkertaistui aina parin vuoden välein, ja samalla aurinkovoima riutui. Nyt osa insinööritaidosta on siirtymässä takaisin kohti aurinkoa.

NREL-tutkijat käyttävät hyväkseen tosiseikkaa, että eri puolijohteet kaappaavat auringonvalosta eri aallonpituuksia. Yhdistämällä gallium-indium-fosfidikerroksia ja gallium-indium-arsenidikerroksia ja keskittämällä auringonvaloa linssin avulla heidän onnistui viime vuonna rakentaa aurinkokenno, jonka tehokkuus oli 40,8 prosenttia (se oli maailmanennätys, joka on sittemmin jo rikottu). Kenno on kuitenkin vielä kaukana massatuotantokelpoisesta. ”Teknologia on erittäin monimutkaista”, sanoi laboratorion apulaisjohtaja Ray Stults. ”Sitä voidaan nyt valmistaa 10 000 dollarin neliösenttimetrihintaan, mutta kovinkaan moni ei sellaista osta.”

Toinen vaihtoehto on laskea hintaa tehokkuuden kustannuksella. Ohutkalvopuolijohteet tuottavat vähemmän sähköä neliösenttimetriä kohden, mutta niihin tarvitaan vähemmän raaka-ainetta, joten ne ovat halvempi vaihtoehto suurten aurinkosähkölaitosten toteuttamiseen. Amerikkalaiset First Solar ja Nanosolar sanovat pystyvänsä valmistamaan ohutkalvokennoja, jotka maksavat noin dollarin wattia kohti – mikä on kutkuttavan lähellä kilpailukykyistä hintaa fossiilisiin polttoaineisiin nähden. Kauemmaksi tähyävät NREL-insinöörit työstävät jo valosähkönesteitä. ”Tavoitteena on saada siitä maalilitran hintaista”, Stults sanoi. ”Tehokkuus ei millään voi olla 40 tai 50 prosenttia vaan 10 prosenttia, mutta jos aine on halpaa, sillä voi maalata seinät ja kytkeä ne verkkoon.”

Aurinkopaneelit eivät ole yhden talon tai varastorakennuksen yksinoikeus. Nellisin lentotukikohta Las Vegasin koillislaidalla tuottaa keskimäärin neljänneksen sähköstään aurinkopaneeleilla. Joinakin talvipäivinä, kun ilmastointia ei tarvita, koko tukikohta pyörii aurinkosähköllä. Kun katselin viime syksynä 72 416:n aurinkoa seuraavan paneelin kenttää ja tuuli puhalteli paneelirivien välissä, havaitsin sen valtin: siellä ei ollut öljyputkia, lämmönvaihtimia, boilereita, generaattoreita tai jäähdytystorneja – vain auringon fotoneja, jotka irrottelivat piiatomeja ja synnyttivät sähköä. SunPower Corporationin vuonna 2007 vain 26 viikossa rakentama järjestelmä tuottaa sähköä 14,2 megawatin teholla ja on siten Yhdysvaltain suurin aurinkopaneelivoimala mutta maailman mitassa vasta noin 25:nneksi suurin. Lähes kaikki isommat yksiköt sijaitsevat Espanjassa, joka on Saksan ohella investoinut vahvasti aurinkovoimaan.

Missään noista voimaloista ei vielä ole varastointijärjestelmää. Koska valosähkötekniikka synnyttää suoraan sähköä, se ei tuota lämpöä varastoitavaksi esimerkiksi sulasuolaan. Yksi keino voisi olla se, että osalla päivällä syntyvästä sähköstä pyöritettäisiin pumppuja, jotka ahtaisivat ilmaa maanalaisiin luolastoihin. Saksassa ja Alabamassa paineilmaa on vuosikymmeniä käytetty tavanomaisten voimaloiden myymän, halvemman yösähkön energian varastointiin päivän huipputarpeen varalle. Aurinkovoimalassa syklin voisi kääntää toisin päin: aurinkoisten tuntien aikana talteen pumpattua energiaa voitaisiin ottaa käyttöön yöllä johtamalla sitä turbiineihin.

Nykyisin sähköverkon ulkopuolella aurinkopaneelien varassa elävät pärjäävät yön yli tavallisten akkujen voimalla. Tulevaisuudessa he voisivat ehkä käyttää aurinkotoimisia elektrolyysilaitteita, jotka hajottavat vesimolekyylejä vedyksi ja hapeksi. Kaasujen yhdistäminen polttokennossa tuottaisi jälleen sähköä. Kyseessä on vanha idea, mutta Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) kemisti Daniel Nocera raportoi viime vuonna mahdollisesta läpimurrosta: uudesta katalyytistä, joka tekee veden hajottamisesta paljon halvempaa. Luennoillaan hän pitää yleensä esillä isoa muovista vesipulloa ja sanoo, että yhden perheen yöaikaan tarvitsema sähkö mahtuisi viiteen sellaiseen ja että siitä riittäisi vielä sähköautollekin.

Aurinkoenergian tulevaisuudesta ei kenelläkään ole tarkkaa tietoa, mutta yleinen mielipide katsoo sen olevan täynnä mahdollisuuksia, jos vain pystymme sitoutumaan tekniikan nopeaan kehittämiseen. ”Aluksi se tuntui aivan tuulesta temmatulta ajatukselta”, sanoi Nellisin energiajohtaja Michelle Price, kun vierailin tukikohdan uudessa aurinkovoimalassa. ”Se ei tuntunut mitenkään mahdolliselta.” Nyt taas monikin asia näyttää mahdolliselta.

Ehkä sinua kiinnostaa...

Ehkä tämä kiinnostaa sinua ...