Θετικά αποτελέσματα της ηλιακής ενέργειας

Η ηλιακή ακτινοβολία είναι θεμελιώδης για τη ζωή στη Γη, παρέχοντας την αδιάκοπη παροχή ενέργειας που τροφοδοτεί σχεδόν κάθε οικοσύστημα στον πλανήτη. Πέρα από την πιθανότητα ύπαρξής μας, η ενέργεια από τον ήλιο προσέλκυσε εδώ και δεκαετίες την προσοχή ως μια καθαρή, ανανεώσιμη εναλλακτική λύση έναντι των ορυκτών καυσίμων. Αν και προς το παρόν προμηθεύει μόνο ένα κλάσμα της παγκόσμιας ενέργειας, η ηλιακή βιομηχανία είναι μια ταχέως αναπτυσσόμενη συνιστώσα του τομέα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ενώ η συζήτηση συνεχίζεται σίγουρα για το κόστος, την πρακτικότητα και την απόδοση των ηλιακών εγκαταστάσεων βιομηχανικής κλίμακας, η τεχνολογία προσφέρει πολλές υποσχέσεις ως μια βιώσιμη πηγή ενέργειας.

Ο ήλιος παράγει ενέργεια μέσω θερμοπυρηνικής σύντηξης στον πυρήνα του. Αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται από το αστέρι ως νετρίνα και ηλεκτρομαγνητική, ή ηλιακή, ακτινοβολία. Μετά από ένα ταξίδι περίπου 8 λεπτών σε διάστημα 150 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (93.000.000 μίλια) χώρου, περίπου το μισό τρισεκατομμύριο της ηλιακής ακτινοβολίας που παράγεται από τον ήλιο φτάνει στη Γη. Η ατμόσφαιρα αντανακλά περίπου το 29% αυτής της εισερχόμενης ενέργειας και απορροφά περίπου το 23%. Περίπου το 48% φτάνει στην επιφάνεια της Γης. Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί, όπως τα πράσινα φυτά, χρησιμοποιούν αυτήν την ενέργεια για την παραγωγή υδατανθράκων από άνθρακα και νερό. Αυτή η διαδικασία μεταφράζει την ηλιακή ακτινοβολία σε μια μορφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από άλλα έμβια όντα.

Η σύγχρονη ηλιακή τεχνολογία χωρίζεται σε παθητικές και ενεργές κατηγορίες. Η παθητική ηλιακή ενέργεια εκμεταλλεύεται άμεσα τη θερμότητα ή το φως του ήλιου, όπως σε ένα κτίριο που έχει σχεδιαστεί για να παρέχει φυσικό φως. Η ενεργός ηλιακή τεχνολογία περιλαμβάνει φωτοβολταϊκά και ηλιακά-θερμικά συστήματα. Μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση παράγει ηλεκτρισμό από το ηλιακό φως χρησιμοποιώντας έναν ημιαγωγό, ένα υλικό που παράγει ηλεκτρικό φορτίο όταν τα ηλιακά φωτόνια διεγείρουν τα ηλεκτρόνια του. Τα συστήματα ηλιακής θερμικής ενέργειας συγκεντρώνουν και διοχετεύουν ηλιακή θερμότητα, είτε για θέρμανση σε ένα σπίτι είτε για να τροφοδοτήσουν ηλεκτρικές γεννήτριες ατμού με βιομηχανική κλίμακα. Σε ευρύτερο επίπεδο, η ακτινοβολία από τον ήλιο είναι επίσης ο απόλυτος μοχλός πολλών άλλων πηγών ενέργειας. Τα υπολείμματα των οργανισμών που τροφοδοτούνται από το φως του ήλιου συνθέτουν άνθρακα και υδρογονάνθρακες, για παράδειγμα, και η διαφορική ηλιακή θέρμανση του πλανήτη βοηθά στην ώθηση του αέρα και ρεύματα νερού χτυπημένος μέσω αιολικής και κυματικής ενέργειας.

Η καύση ορυκτών καυσίμων εισάγει στην ατμόσφαιρα αέρια θερμοκηπίου όπως διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο. Αυτά τα αέρια ονομάζονται έτσι επειδή απορροφούν την εξερχόμενη ακτινοβολία μεγάλων κυμάτων από τον πλανήτη και πιστεύεται ότι αυξάνουν τις παγκόσμιες θερμοκρασίες - μια διαδικασία κάπως παρόμοια με τη λειτουργία ενός θερμοκηπίου. Η χρήση ηλιακής ενέργειας δεν εκπέμπει αέρια θερμοκηπίου, αν και οι εκπομπές μπορεί να προκύψουν από την παραγωγή και εγκατάσταση της ηλιακής τεχνολογίας. Μια αξιολόγηση του 2014 που δημοσιεύθηκε από τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας πρότεινε ότι τα φωτοβολταϊκά και θερμικά ενεργειακά συστήματα θα μπορούσαν ενδεχομένως να αποτελέσουν τη μεγαλύτερη πηγή παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας έως το 2050. Αυτό το σενάριο, σύμφωνα με τον οργανισμό, θα μπορούσε να αποτρέψει περισσότερους από 6 δισεκατομμύρια τόνους ετήσιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα έως εκείνο το έτος.

Σε σύγκριση με τα αποθέματα ορυκτών καυσίμων, τα οποία είναι πεπερασμένα στο ανθρώπινο χρονοδιάγραμμα, η ηλιακή ακτινοβολία είναι ένας ανανεώσιμος πόρος εξαιρετικής κλίμακας. Όπως σημειώνει η IEA σε μια έκθεση του 2011, «Η ηλιακή ενέργεια είναι ο μεγαλύτερος ενεργειακός πόρος στη Γη - και είναι ανεξάντλητη». Η ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που λαμβάνεται από τη Γη σε ένα χρόνο υπερβαίνει την ενέργεια που έχει συγκεντρωθεί από πηγές πετρελαίου, φυσικού αερίου, άνθρακα και πυρηνικών στην ιστορία της ανθρώπινο γένος. Το ποσό που λαμβάνεται από τον πλανήτη σε μια ώρα είναι μεγαλύτερο από την ετήσια κατανάλωση ενέργειας του πλανήτη. Επειδή οι ηλιακές εγκαταστάσεις μπορούν να διαδοθούν τόσο ευρέως, και επειδή αποτελούνται από πολλές ξεχωριστές συσκευές, προστατεύονται καλύτερα από διαταραχές γεγονότα όπως καταιγίδες, που μπορούν να χτυπήσουν τη δύναμη σε μεγάλους πληθυσμούς καταστρέφοντας μόνο έναν σταθμό γεννήτριας ή μετασχηματιστή σε μια κεντρική ηλεκτρική ενέργεια πλέγμα. Και επειδή πολλές ηλιακές τεχνολογίες χρησιμοποιούν λιγότερο νερό από ορυκτά καύσιμα ή πυρηνικούς σταθμούς, μπορεί επίσης να είναι πιο ανθεκτικές στην ξηρασία.

Η ηλιακή ενέργεια είναι πολύ αρθρωτή - αποτελείται από πολλές μεμονωμένες εγκαταστάσεις που μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους - και μπορεί να είναι υλοποιείται σε πολλές κλίμακες, από κατανεμημένη παραγωγή μέσω ηλιακών συλλεκτών στον τελευταίο όροφο έως θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο. Από το 2014, ένα μεγάλης κλίμακας εργοστάσιο θερμικής γεννήτριας στην Καλιφόρνια, το Ivanpah Solar Electric Generating System, είναι ο μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο. Έχει κορυφαία χωρητικότητα - για να μην συγχέεται με τους πραγματικούς αριθμούς παραγωγής - 393 μεγαβάτ, ή αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να εξυπηρετεί 94.400 μέσα νοικοκυριά στις Ηνωμένες Πολιτείες. Μόλις εγκατασταθεί, η ηλιακή τεχνολογία τείνει επίσης να είναι χαμηλής συντήρησης. Οι εγκατεστημένες ηλιακές εγκαταστάσεις, εν τω μεταξύ, μπορούν να λειτουργήσουν καλά σε αγροτικές ή αναπτυσσόμενες περιοχές όπου η ενέργεια του δικτύου δεν είναι διαθέσιμη, αναξιόπιστη ή πολύ ακριβή.

Η ενεργή ηλιακή τεχνολογία, όπως οι γεννήτριες της Ivanpah, συνήθως απαιτεί σημαντική αρχική επένδυση, αλλά το λειτουργικό κόστος είναι χαμηλό και το καύσιμο - φως και θερμότητα από τον ήλιο - είναι δωρεάν. Μέσω των τεχνολογικών βελτιώσεων, των αναπτυσσόμενων αγορών και των κρατικών επιδοτήσεων και κινήτρων, το κόστος της ηλιακής τεχνολογίας έχει μειωθεί τα τελευταία χρόνια. Το 2014, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ σημείωσε ότι το κόστος των φωτοβολταϊκών πάνελ είχε μειωθεί στην τιμή κατά 50 τοις εκατό τα προηγούμενα τρία χρόνια. Σε σύγκριση με τις ασταθείς διακυμάνσεις των τιμών των ορυκτών καυσίμων - που προκύπτουν από την πολιτική ένταση, τις συγκρούσεις και άλλα περιφερειακοί παράγοντες - η ηλιακή προσφέρει τη δυνατότητα για πιο σταθερό ενεργειακό κόστος, το οποίο ωφελεί τόσο τους καταναλωτές όσο και τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας. Επιπλέον, τα σπίτια ή οι επιχειρήσεις σε απομακρυσμένες τοποθεσίες που αντιμετωπίζουν απότομα έξοδα απόκτησης ενέργειας από ένα κεντρικό δίκτυο μπορεί να εξοικονομήσει χρήματα πηγαίνοντας εκτός δικτύου με μικρής κλίμακας ηλιακή ενέργεια εγκαταστάσεις.

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας εν γένει θεωρείται περισσότερο ένταση εργασίας από τον τομέα των ορυκτών καυσίμων, και ως εκ τούτου ικανές να υποστηρίξουν περισσότερες θέσεις εργασίας ανά μονάδα παραγόμενης ενέργειας. Σύμφωνα με την Εθνική Απογραφή της Solar Solar Jobs το 2013, περισσότερα από 142.000 άτομα εργάστηκαν στη βιομηχανία ηλιακής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2013 - αύξηση περίπου 20% από το 2011. Μια ανάλυση της Ένωσης 2009 για τους ενδιαφερόμενους επιστήμονες έδειξε ότι οι Ηνωμένες Πολιτείες θα παράγουν τουλάχιστον το 25% της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές έως το 2025, η προσπάθεια θα μπορούσε να οδηγήσει σε περισσότερες από τρεις φορές τον αριθμό των νέων θέσεων εργασίας, όπως θα δημιουργούταν, βασιζόμενοι μόνο στα ορυκτά καύσιμα για το αντίστοιχο παραγωγή.

Πέρα από την εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου, η καύση ορυκτών καυσίμων μπορεί να μολύνει τον αέρα και το νερό, επηρεάζοντας αρνητικά την ανθρώπινη υγεία σε τοπικές και περιφερειακές κλίμακες. Η Ένωση Ενδιαφερόμενων Επιστημόνων υπολογίζει τις οικονομικές επιπτώσεις τέτοιων προβλημάτων υγείας στις Ηνωμένες Πολιτείες μεταξύ 361,7 και 886,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Η ηλιακή ενέργεια, αντιθέτως, δεν ρυπαίνει. Η τεχνολογία μπορεί επίσης να μειώσει την ηχορύπανση που σχετίζεται με την παραγωγή ενέργειας. Οι φωτοβολταϊκές ηλιακές εγκαταστάσεις είναι ουσιαστικά αθόρυβες. Θεωρούνται ασφαλή για τη λειτουργία των ανθρώπων και είναι απίθανο να παράγουν επικίνδυνες ποσότητες ακτινοβολίας. Η ηλιακή ενέργεια μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία ή τον καθαρισμό του πόσιμου νερού, ένα σημαντικό όφελος για τη δημόσια υγεία στον αναπτυσσόμενο κόσμο.

Σε σύγκριση με άλλες πιθανές πηγές ενέργειας, το ηλιακό φως είναι ένας παγκοσμίως διαθέσιμος πόρος, αν και φυσικά ποικίλλει γεωγραφικά και εποχιακά σε ποσότητα και ένταση. Η αξιοποίηση ενός τέτοιου δυνητικά παραγωγικού εγχώριου ενεργειακού εφοδιασμού μπορεί να μειώσει την εξάρτηση μιας χώρας από ξένες πηγές ενέργειας. Επιπλέον, όπως το κατανεμημένο ενεργειακό σύστημα προστατεύεται καλύτερα από φυσικές καταστροφές, είναι επίσης λιγότερο ευάλωτο από ένα κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας σε τρομοκρατικές επιθέσεις.