Η εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα φέρνει πολλά προβλήματα, από τη ζημιά στη Γη έως τη ρύπανση της ατμόσφαιρας και των υδάτων. Η ηλιακή ενέργεια προσφέρει ενέργεια χωρίς την ανάγκη καύσης ορυκτών καυσίμων. Στη βασική του μορφή, δεν χρειάζεται πλέγμα διανομής επειδή κατεβαίνει από τον ουρανό. Είναι υπό εντατική ανάπτυξη ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά μερικές φορές οι εφαρμογές του μπορεί να είναι πολύ μικρότερες και απλούστερες.
Η ηλιακή ενέργεια προσφέρει πολλά οφέλη
Η ηλιακή ενέργεια προσφέρει καθαρή ισχύ. Δεν παρουσιάζει τον κίνδυνο πυρηνικής διαρροής, αλλά στην πραγματικότητα απελευθερώνει ακτινοβολία, μόνο μερικές από τις οποίες είναι ορατό φως. Μπορεί να κλιμακωθεί σε οποιοδήποτε μέγεθος ή πολυπλοκότητα, από τη θέρμανση ενός δωματίου μέσω ενός παραθύρου έως την τροφοδοσία ενός δικτύου.
Η Ένωση Ενδιαφερόμενων Επιστημόνων απαριθμεί πολλά οφέλη, ξεκινώντας με την ηλιακή ενέργεια να είναι ανεξάντλητη και δωρεάν. Η ελκυστικότητα της παραγωγής ηλιακής ενέργειας ποικίλλει ανάλογα με τα οικονομικά της επένδυσης σε εξοπλισμό και τον ανταγωνισμό κόστους από τα ορυκτά καύσιμα. Η Scientific American εκτιμά ότι το κόστος της ηλιακής ενέργειας πέφτει κάτω από το τρέχον μέσο κόστος ισχύος έως το 2018 ή το 2020.
Κοινοί τρόποι συγκομιδής ηλιακής ενέργειας
Η ηλιακή ακτινοβολούμενη θερμότητα συλλαμβάνεται εύκολα από απλά γυάλινα θερμοκήπια και από παράθυρα κατοικιών. Η "συμπυκνωμένη" ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιεί τεράστιες συστοιχίες καθρεπτών για να εστιάσει το φως του ήλιου σε έναν κεντρικό πύργο, ο οποίος θερμαίνει νερό για την παραγωγή ατμού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα (PV) μετατρέπουν το ηλιακό φως απευθείας σε ηλεκτρισμό μέσω του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος. Η NASA περιγράφει πώς οι ημιαγωγοί πυριτίου στα κύτταρα συλλαμβάνουν ενέργεια από τα φωτόνια του ηλιακού φωτός, τα οποία αποσυνδέουν τα ηλεκτρόνια στον ημιαγωγό, δημιουργώντας ένα ρεύμα. Ομάδες κελιών σχηματίζουν ενότητες και οι ενότητες συνδυάζονται σε μεγαλύτερες σειρές. Αυτά μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να παράγουν οποιονδήποτε συνδυασμό τάσης και ρεύματος.
Εφαρμογές ηλιακής ενέργειας μεγάλης κλίμακας και μικρής κλίμακας
Η Αμερικανική Υπηρεσία Πληροφοριών Ενέργειας ορίζει ηλιακούς σταθμούς "κλίμακας χρησιμότητας" ως εκείνους που παράγουν τουλάχιστον ένα μεγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Η Καλιφόρνια ηγείται των Ηνωμένων Πολιτειών στην παραγωγή ηλιακής ενέργειας. το 2013, το 1,9 τοις εκατό της ισχύος της Καλιφόρνιας προήλθε από την ηλιακή, και έως το 2014, ο αριθμός υπερδιπλασιάστηκε σε 5 τοις εκατό. Η ΑΠΕ των ΗΠΑ θέτει την παραγωγή φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας στη χώρα σε 16.000 μεγαβάθρου (MWh) το 2005 και αυξάνεται σε 15.874.000 MWh το 2014. Οι εφαρμογές ηλιακής ενέργειας μικρής κλίμακας αποδεικνύονται επίσης χρήσιμες, όπως οι μονάδες 5 watt που είναι εγκατεστημένες στο Ohio Highway Patrol Τα κρουαζιερόπλοια τροφοδοτούν τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό επί του σκάφους χωρίς να χρειάζεται να λειτουργήσουν τον κινητήρα του αυτοκινήτου, εξοικονομώντας έτσι ορυκτά καύσιμα και διάρκεια ζωής μπαταρίας.
Μια ποικιλία χρήσεων ηλιακής ενέργειας
Τα Ηνωμένα Έθνη εκτιμούν ότι σε πολλά κλίματα, τα οικιακά ηλιακά θερμικά συστήματα μπορούν να τροφοδοτήσουν το 50 έως 75 τοις εκατό των αναγκών ζεστού νερού ενός νοικοκυριού. Οι μικρές αυτόνομες φωτοβολταϊκές μονάδες μπορούν να τροφοδοτούν προειδοποιητικά σήματα στην άκρη του δρόμου ή ακόμα και φωτισμό τοπίου, αλλά επειδή είναι εκτός δικτύου, χρειάζονται μπαταρίες για να αποθηκεύουν ενέργεια όταν δεν είναι διαθέσιμο το ηλιακό φως. Οι συστοιχίες οικιακής ηλιακής ενέργειας συνήθως συνδέονται στο δίκτυο ως εφεδρικό αντίγραφο και έχουν το πλεονέκτημα ότι επιτρέπουν στον ιδιοκτήτη να πουλήσει υπερβολική ισχύ, ανάλογα με τους τοπικούς κανονισμούς παρόχων ενέργειας.