Σήμερα, η Φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια Δεν είναι πλέον κάτι αποκλειστικό για έργα μεγάλης κλίμακας και έχει γίνει μια ολοένα και πιο κοινή τεχνολογία. Χρησιμοποιείται τόσο σε οικιακές όσο και σε εμπορικές εφαρμογές και η εξέλιξή του ήταν ταχεία και σταθερή με τα χρόνια. Αυτό το άρθρο επιδιώκει να διερευνήσει πώς έχει προχωρήσει από την αρχή του σε μια παγκόσμια βιώσιμη ενεργειακή λύση.
Εκμετάλλευση του ηλιακή ενέργεια Δεν είναι κάτι νέο, αλλά η ανάπτυξη της τεχνολογίας που γνωρίζουμε σήμερα ως φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ έχει μια συναρπαστική ιστορία, γεμάτη σημαντικά ορόσημα με την πάροδο του χρόνου.
Οι απαρχές της φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας: Φωτοβολταϊκό φαινόμενο
Η ιστορία της φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας ξεκινά το 1839, όταν ο Γάλλος φυσικός Alexandre-Edmond Becquerel Ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο ενώ πειραματιζόταν με ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο. Ο Μπεκερέλ παρατήρησε ότι όταν ορισμένα υλικά εκτέθηκαν στο φως, παρήχθη ηλεκτρικό ρεύμα.
Αυτή η ανακάλυψη σηματοδότησε την αρχή ενός νέου τρόπου αξιοποίησης ηλιακή ενέργεια, αλλά η πρακτική ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας θα χρειαζόταν ακόμα πολλά χρόνια για να φτάσει. Τις επόμενες δεκαετίες, διάφορα πειράματα βοήθησαν στην προώθηση της κατανόησης του φαινομένου, αλλά χρειάστηκαν περισσότερες εξελίξεις.
Οι πρώτες προσπάθειες: Η ηλιακή κυψέλη σεληνίου
Το επόμενο σημαντικό ορόσημο στην ιστορία της φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας συνέβη το 1883, όταν ο Αμερικανός εφευρέτης Τσαρλς Φριτς ανέπτυξε το πρώτο ηλιακό στοιχείο χρησιμοποιώντας σελήνιο ως ημιαγωγό και με ένα λεπτό στρώμα χρυσού. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής τους απόδοσης (μόνο 1%) και του υψηλού κόστους, αυτές οι κυψέλες δεν ήταν βιώσιμες για μεγάλης κλίμακας παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, περιοριζόμενες σε χρήσεις όπως αισθητήρες φωτός σε κάμερες.
Παρά αυτούς τους περιορισμούς, η εφεύρεση του Φριτς έθεσε τα θεμέλια για μελλοντικές εξελίξεις και το έργο του ακολούθησαν άλλοι επιστήμονες που ενδιαφέρθηκαν να βελτιώσουν την απόδοση των ηλιακών κυψελών.
Η επανάσταση του πυριτίου και το πρώτο σύγχρονο ηλιακό στοιχείο
En 1946, ο επιστήμονας Ράσελ Ολ κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το πρώτο ηλιακό στοιχείο πυριτίου, ένα υλικό που θα γινόταν το πρότυπο στη βιομηχανία φωτοβολταϊκών. Ωστόσο, ήταν στη χρονιά 1954 όταν ο Εργαστήρια Bell Ανέπτυξαν το πρώτο πραγματικά αποδοτικό ηλιακό κύτταρο, βασισμένο επίσης σε πυρίτιο. Αυτές οι κυψέλες κατάφεραν να μετατρέψουν το 6% του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια, κάτι που σημείωσε σημαντική διαφορά σε σύγκριση με τα προηγούμενα μοντέλα.
Το πιο σημαντικό, αυτή η βελτίωση στην απόδοση κατέστησε δυνατή τη χρήση των ηλιακών κυψελών σε πρακτικές εφαρμογές, ξεκινώντας από διαστημική βιομηχανία. Οι πρώτοι δορυφόροι με ηλιακή ενέργεια στάλθηκαν στο διάστημα τη δεκαετία του 50, με τον αμερικανικό δορυφόρο Εμπροσθοφυλακή Ι ως πρωτοπόρος στον τομέα αυτό.
Η άνοδος της ηλιακής ενέργειας στη διαστημική βιομηχανία
Κατά τη δεκαετία του 1960, τα ηλιακά κύτταρα βρήκαν τη θέση τους στο αγώνας στο διαστημα, όπου το κόστος δεν ήταν περιοριστικός παράγοντας. Τα διαστημόπλοια και οι δορυφόροι χρειάζονταν μια αξιόπιστη και μακροχρόνια πηγή ενέργειας και τα ηλιακά πάνελ ήταν η τέλεια επιλογή. Τόσο οι Ηνωμένες Πολιτείες όσο και η Σοβιετική Ένωση χρησιμοποίησαν την ηλιακή ενέργεια στα διαστημικά τους προγράμματα.
Ο πρώτος ηλιακός δορυφόρος ήταν Vanguard 1, εκτοξεύτηκε το 1958. Αν και ήταν ένας μικρός δορυφόρος, η εφαρμογή της ηλιακής τεχνολογίας ήταν επιτυχής και έκτοτε έγινε το πρότυπο για τους δορυφόρους.
Εμπορική χρήση φωτοβολταϊκών ηλιακής ενέργειας
Παρά την επιτυχία στο διάστημα, το κόστος των ηλιακών κυψελών παρέμεινε σημαντικό εμπόδιο για την εμπορική υιοθέτησή τους στη Γη. Το 1956, η τιμή ανά watt ενός ηλιακού στοιχείου ήταν περίπου $300, καθιστώντας τη χρήση του σε συμβατικά ηλεκτρικά δίκτυα ανέφικτη.
Ήταν κατά τη διάρκεια του πετρελαϊκή κρίση τη δεκαετία του 1970, όταν οι εναλλακτικές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της ηλιακής ενέργειας, άρχισαν να κερδίζουν ενδιαφέρον σε επιχειρηματικό και κυβερνητικό επίπεδο. Οι τιμές του πετρελαίου εκτοξεύτηκαν, ενισχύοντας τις επενδύσεις στην ηλιακή τεχνολογία. Σιγά σιγά, η έρευνα και η ανάπτυξη σε αυτόν τον τομέα άρχισε να μειώνει το κόστος και να αυξάνει την απόδοση των ηλιακών συλλεκτών.
Η ανάδυση της αγοράς ιδιοκατανάλωσης
Η ηλιακή ενέργεια δεν χρησιμοποιήθηκε μόνο σε μεγάλα έργα ή στη διαστημική βιομηχανία. Σε 1970, κυκλοφόρησε στην αγορά η πρώτη οικιακή συσκευή με μικρό ηλιακό πάνελ και ορισμένα μοντέλα άρχισαν να εγκαθίστανται σε σπίτια και αγροκτήματα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και φθηνότερων πάνελ τα έκανε διαθέσιμα για το εγχώρια αυτοκατανάλωση.
Η βιομηχανία του φωτοβολταϊκή ενέργεια Συνέχισε να προοδεύει και ξεκινώντας από τη δεκαετία του 80, οι τιμές των ηλιακών πάνελ μειώθηκαν ακόμη περισσότερο χάρη στην αυξημένη παραγωγή και τη βελτιωμένη τεχνολογία. Αυτές οι μειώσεις κόστους έκαναν τις ηλιακές εγκαταστάσεις όλο και πιο προσιτές στο ευρύ κοινό.
Η ενεργειακή κρίση και οι επιπτώσεις της στην ηλιακή ενέργεια
Ένα από τα σημαντικότερα γεγονότα που προώθησαν την ηλιακή ενέργεια παγκοσμίως ήταν η ενεργειακή κρίση της δεκαετίας του 70. Οι αυξήσεις στην τιμή της ηλιακής ενέργειας ορυκτά καύσιμα και οι ανησυχίες για την ενεργειακή ασφάλεια παρακίνησαν τις κυβερνήσεις και τους θεσμούς να κοιτάξουν προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Σε αυτό το πλαίσιο, τα ηλιακά φωτοβολταϊκά άρχισαν να τυγχάνουν μεγαλύτερης προσοχής και υποστήριξης μέσω κρατικών κινήτρων και επιδοτήσεων.
Μεταξύ της δεκαετίας του 80 και του 90, η εισαγωγή ηλιακών συστημάτων συνδεδεμένων με δίκτυο κατέστησε δυνατές εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας. Αυτό σηματοδότησε την αρχή μιας νέας εποχής για τα φωτοβολταϊκά, επεκτείνοντας την εφαρμογή τους σε τομείς όπως η γεωργία, η βιομηχανία και οι μεταφορές.
Γιατί η ηλιακή ενέργεια έχει γίνει δημοφιλής;
Από τότε η ηλιακή ενέργεια φωτοβολταϊκά συνέχισε να έχει εκθετική ανάπτυξη χάρη στα σημαντικά πλεονεκτήματά του:
- Είναι ένα καθαρή και βιώσιμη πηγή ενέργειας, το οποίο δεν παράγει εκπομπές CO2.
- El τιμή ηλιακών συλλεκτών έχει μειωθεί σημαντικά, καθιστώντας τα προσβάσιμα σε περισσότερους καταναλωτές.
- Οι κανονισμοί και οι νόμοι που προωθούν κατανάλωση και πλεονασματική αποζημίωση έχουν προωθήσει την εκλαΐκευσή του.
Χάρη σε αυτούς τους παράγοντες, είναι συνηθισμένο σήμερα να βρίσκουμε ηλιακές εγκαταστάσεις σε ιδιωτικές κατοικίες, μικρές βιομηχανίες και συστήματα ιδιοκατανάλωσης που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να εξαρτώνται αποκλειστικά από το δίκτυο.
Κατά τη διάρκεια της ιστορίας του, τα ηλιακά φωτοβολταϊκά έχουν μετατραπεί από επιστημονική περιέργεια σε θεμελιώδες μέρος του παγκόσμιου ενεργειακού συστήματος. Αυτό κατέστη δυνατό χάρη στον συνδυασμό τεχνολογικών προόδων, μειώσεων κόστους και μιας αλλαγής της παγκόσμιας νοοτροπίας προς τη χρήση καθαρότερων και πιο βιώσιμων πηγών ενέργειας.