Ενέργεια από ηλιακούς δίσκους για την ηλεκτροδότηση στην Καλιφόρνια πάνω από 1.000.000 κατοικιών

Υποτίθεται ότι ο Αρχιμήδης ήταν ο πρώτος άνθρωπος στην ιστορία που σκέφτηκε ότι θα μπορούσε να πυρπολήσει τα εχθρικά πλοία χρησιμοποιώντας δεκάδες χάλκινες ασπίδες, οι οποίες θα εστίαζαν τις ακτίνες του ήλιου πάνω τους. Όμως, περίπου 2.500 χρόνια αργότερα, Αμερικανοί επιστήμονες υποστηρίζουν πως κατάφεραν να αξιοποιήσουν την ίδια επινόηση για πιο ειρηνικούς σκοπούς: αντικαθιστώντας τις… ασπίδες του Αρχιμήδη με ένα τεράστιο μεταλλικό δίσκο που εστιάζει τις ηλιακές δέσμες σε μία πυρίμαχη συσκευή λίγα μέτρα μπροστά του, η τεράστια θερμοκρασία που αναπτύσσεται στο εσωτερικό της συσκευής χρησιμοποιείται για να θερμάνει αέριο υδρογόνο το οποίο, στη συνέχεια, θέτει σε κίνηση μία γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Έτσι λειτουργούν οι «ηλιακοί δίσκοι SunCatcher», όπως ονόμασαν τις εν λόγω συσκευές οι Tessera Solar και Stirling Energy Systems, οι δύο εταιρείες οι οποίες τελειοποίησαν στις ΗΠΑ τη συγκεκριμένη τεχνολογία με σκοπό την παραγωγή ρεύματος από την ηλιακή ενέργεια. Κάθε SunCatcher θυμίζει ουσιαστικά ένα τεράστιο δορυφορικό «πιάτο», με διάμετρο 12 και ύψος 13 μέτρα αντίστοιχα, το οποίο περιστρέφεται καθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας ώστε να παρακολουθεί την κίνηση του ήλιου. Και με αυτό τον τρόπο καταφέρνει να εξασφαλίζει άφθονη ενέργεια για το ηλεκτρικό δίκτυο, χωρίς την παραμικρή εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου.

Συνολική ισχύς 1.600 MW

Η μόνη προϋπόθεση είναι ότι οι εν λόγω συσκευές θα πρέπει να λειτουργούν σε περιοχές με έντονη ηλιοφάνεια, γι’ αυτό και τα δύο μεγάλα ηλιακά πάρκα που σχεδιάζουν οι εταιρείες, τα Solar 1 και 2, θα βρίσκονται στην έρημο Μοχάβε και την Κοιλάδα Imperial στη Νότια Καλιφόρνια. Τα προγράμματα αυτά έχουν ήδη πάρει την προκαταρκτική έγκριση από τις αρμόδιες αρχές, ενώ εκτιμάται πως θα ξεκινήσουν να κατασκευάζονται μέσα στο 2010, μόλις ολοκληρωθεί η αδειοδοτική διαδικασία. Στην πλήρη μορφή τους, οι δύο εγκαταστάσεις θα έχουν συνολική ισχύ 1.600 MW και θα καταλαμβάνουν έκταση 56 τετρ. χιλιομέτρων, αποτελούμενες συνολικά ούτε λίγο ούτε πολύ από 64.000 μονάδες. Αριθμός που θα εξασφαλίσει ότι τα Solar 1 και 2 θα μπορούν να καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες περισσότερων από 1.000.000 νοικοκυριών, απαλλάσσοντας με αυτό τον τρόπο την ατμόσφαιρα από χιλιάδες τόνους διοξειδίου του άνθρακα.

Παρόλο που οι SunCatcher αποτελούν τους πρώτους «ηλιακούς δίσκους» στον κόσμο που θα χρησιμοποιηθούν εμπορικά, οι Tessera Solar και Stirling Energy Systems δεν είναι οι μόνες εταιρείες οι οποίες ασχολούνται με την ανάπτυξη αντίστοιχων μονάδων· η επίσης αμερικανική Infinia, για παράδειγμα, μέσα σε λίγους μήνες αναμένεται να ολοκληρώσει το δικό της πρωτότυπο μοντέλο, ισχύος 3 kW. Αλλωστε, καθώς η μέθοδος με την οποία αξιοποιείται το υπέρθερμο υδρογόνο για να λειτουργήσει η ηλεκτρογεννήτρια έχει εφευρεθεί εδώ και δύο περίπου αιώνες -και είναι γνωστή ως «τεχνολογία Stirling»- πολλοί επιστήμονες είχαν σκεφτεί ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του ‘70 να χρησιμοποιήσουν τις ακτίνες του ήλιου για την παραγωγή ρεύματος.

Ωστόσο, η κατασκευή των δίσκων που θα συγκέντρωναν τις ηλιακές δέσμες αποδείχθηκε στην πράξη πιο δύσκολη απ’ ό,τι αναμενόταν αρχικά. Τη στιγμή που κάθε τέτοιο «πιάτο» αποτελούνταν από δεκάδες επιμέρους κάτοπτρα, ήταν δύσκολο να βρεθεί ένας τρόπος ώστε αυτά να παραμένουν ευθυγραμμισμένα καθώς περιστρεφόταν ολόκληρη η μονάδα για να ακολουθήσει την κίνηση του ήλιου – ή όταν στην περιοχή έπνεαν δυνατοί άνεμοι. Επίσης, ο μηχανισμός στήριξης και κίνησης της μονάδας ανέβαζε κατά πολύ το κόστος κατασκευής της, ειδικά σε μία εποχή όπου η παροχή ηλεκτρισμού από ορυκτά καύσιμα ήταν πολύ φθηνή.

Ρεκόρ απόδοσης

Σήμερα, όμως, τα δεδομένα έχουν αλλάξει ακόμη και για τις ΗΠΑ. Έτσι κι αλλιώς, οι ιδιωτικές εταιρείες ηλεκτροδότησης που θα αγοράζουν ρεύμα από τα Solar 1 και 2 υποχρεώνονται από την πολιτεία της Καλιφόρνιας να καλύπτουν από το 2010 το 20% της παραγωγής τους από ΑΠΕ. Επίσης, οι SunCatcher λειτουργούν πιο αξιόπιστα από τα προγενέστερα μοντέλα: ο δίσκος τους αποτελείται από 40 μόλις κάτοπτρα ώστε να είναι πιο σταθερός, ενώ ειδικό λογισμικό ελέγχει ανά δέκα λεπτά τη θέση τους, με σκοπό να διορθώνει οποιαδήποτε παραμόρφωση.

Αυτό σημαίνει πως, εκτός από πιο αξιόπιστοι, οι «ηλιακοί δίσκοι» που θα εγκατασταθούν στα Solar 1 και 2 μπορούν να εστιάζουν τις ηλιακές δέσμες σε πρωτόγνωρο βαθμό· σε κάθε SunCatcher, η «συμπυκνωμένη» ηλιακή ακτινοβολία που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του υδρογόνου είναι 1.300 φορές ισχυρότερη από τη μέση ακτινοβολία που δέχεται κάθε άλλη επιφάνεια στον πλανήτη. Γεγονός στο οποίο οι συγκεκριμένες μονάδες χρωστούν το ότι εδώ και ένα χρόνο κατέχουν το ρεκόρ πιο αποδοτικής μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό, με ποσοστό 31,25% – τη στιγμή που τα καλύτερα φωτοβολταϊκά συστήματα δεν ξεπερνούν το 15-20%.

Χαμηλό το κόστος

Χάρις στη σχεδίασή τους τα κάτοπτρα θα κατασκευάζονται κατά χιλιάδες, στις ίδιες βιομηχανίες όπου παράγονται τα καπό των αυτοκινήτων, ενώ κάθε μονάδα στο σύνολό της θα αποτελείται από ελάχιστα εξαρτήματα. Προδιαγραφές που όχι μόνο μειώνουν το κόστος, αλλά περιορίζουν την επιβάρυνση του περιβάλλοντος κατά την εγκατάστασή τους, αφού δεν θα χρειαστούν μεγάλες εκσκαφές ώστε να στηριχθούν στο έδαφος. Ούτε όμως θα απαιτηθούν και εκτεταμένες χωματουργικές εργασίες, έτσι ώστε όλες οι μονάδες να τοποθετηθούν στο ίδιο ύψος, αφού κάθε επιμέρους δίσκος λειτουργεί ανεξάρτητα από τους υπόλοιπους. Τα πάρκα δεν θα επιβαρύνουν σημαντικά τα τοπικά οικοσυστήματα, αφού το μόνο που θα χρειάζονται κατά τη λειτουργία τους είναι νερό για να καθαρίζονται τα κάτοπτρα από τη σκόνη…

Δημιουργούνται θέσεις εργασίας εν μέσω κρίσης

Πριν ακόμη ξεκινήσουν να εγκαθίστανται οι πρώτοι «ηλιακοί δίσκοι» SunCatcher στα Solar 1 και 2, ήδη στις 22 Ιανουαρίου εγκαινιάστηκε ένα ανάλογο πάρκο από 60 μονάδες στο Φοίνιξ, ισχύος 1,5 MW – το πρώτο πάρκο στον κόσμο που βασίζεται στη συγκεκριμένη τεχνολογία.

Επίσης, κι άλλες πολιτείες, όπως το Τέξας, δρομολογούν τη δημιουργία ανάλογων συστημάτων από εκατοντάδες «ηλιακούς δίσκους». Άλλωστε, πέρα από το προφανές περιβαλλοντικό όφελος από τη μαζική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από μία ανανεώσιμη πηγή όπως ο Ήλιος, οι εγκαταστάσεις αυτές έχουν το επιπλέον πλεονέκτημα ότι δημιουργούν νέες θέσεις εργασίας, μέσα σε μία εποχή έντονης οικονομικής κρίσης. Έτσι, μόνο στην κατασκευή των 64.000 SunCatcher που θα χρειαστούν για τα Solar 1 και 2, υπολογίζεται πως θα απασχοληθούν περισσότεροι από 600 εξειδικευμένοι εργάτες, ενώ για τη λειτουργία και τη συντήρηση των δύο εγκαταστάσεων θα χρειαστούν περίπου 250 υπάλληλοι ως μόνιμο προσωπικό.

Στοιχεία που κάνουν τις δύο εταιρείες να ελπίζουν πως ανάλογοι «ηλιακοί δίσκοι» θα εγκατασταθούν στο μέλλον όχι μόνο στις ΗΠΑ, αλλά και σε άλλες χώρες όπου οι καιρικές συνθήκες είναι παρόμοιες με αυτές στην έρημο Μοχάβε.

Προς το παρόν, πάντως, δίνουν προτεραιότητα στη Νότια Καλιφόρνια, γνωρίζοντας πως η επιτυχημένη λειτουργία των πάρκων θα αποτελέσει την καλύτερη διαφήμιση για την τεχνολογία.

Πηγή: Καθημερινή συντάκτης Κώστας Δεληγιάννης