Prof. Hristo MARINOV
El ĉiuj alternativaj energifontoj la Suno havas grandan ŝancon esti pli malpli amplekse utiligata.
La plej proksima al ni astro — nia Suno — estas giganta termonuklea reaktoro. En ĝia interno ĉiun sekundon ĉirkaŭ 364 milionoj da tunoj da hidrogeno transformiĝas en heliumon. Ĉiun sekundon 4 milionoj da tunoj de la suna substanco elradias en la ĉirkaŭan kosman spacon. Tiu grandega energio dissemiĝas egale en ĉiujn direktojn kaj ĝis la Tero atingas nur 1/2 200 000 000 parto de ĝi. Tamen tiu parteto egalas al 1,7x1014 kJ (=4x1013 kilokalorioj) en sekundo kaj superas 30 000 oble la energion, kiun ni nun utiligas. Malgraŭ tio en multaj landoj aperas kaj enprofundiĝas energia krizo.
Ĉiuj niaj disponeblaj brulaĵoj, escepte de la fontoj de nuklea energio, estas fakte koncentrite sunradiado. Dum milionoj da jaroj la plantoj kaj la bestoj konsumis la sunan energion por subteni sian vivagadon. Nome iliaj restaĵoj — la karbo, la nafto kaj la tergaso — kondiĉas nun nian energian fonton. En la dua duono de la dudeka jarcento ni bruligis tion, kion la naturo kreis dum milionoj da jaroj. Ĉe tio ni uzas niajn energifontojn per tia malŝparemo, kvazaŭ la disponeblaj rezervoj sufiĉus por jarmiloj aŭ estus neelĉerpeblaj. Tre malracie la brulaĵoj estas uzataj en la kapitalismaj landoj, kie la industrio prilaboras grandegajn kvantojn de la krudaĵoj. Laŭ la pli pesimismaj pritaksoj, la uzeblaj brulaĵmaterialoj elĉerpiĝos post 80-100 jaroj.
La granda energiuzo naskis la problemon pri ekologia estonteco de nia planedo. La sciencistoj opinias, ke se la meza temperaturo de la Tero pligrandiĝos je kelkaj gradoj, la postsekvoj egalos al katastrofo. Degeliĝos la glacioj sur la polusoj, aperos inundoj sur grandaj aeroj de la kontinentoj, ŝanĝiĝos konsiderinde la klimato. Ĉiuj tiuj ŝanĝoj povus mortige frapi la biosferon kaj la civilizacion. Estas faritaj esploroj pri la sendanĝera sojlo, ĝis kiu povus esti altigita la temperaturo de la tera atmosfero. Laŭ akademiano N. N. Semjonov, ni povus permesi, ke la meza temperaturo de la atmosfero plialtiĝu je 3.5 °C. Tio okazos, se la energio kreata de termonukleaj centraloj atingos 5%-on de la sunenergio falanta sur la Tero; t.e. ĉirkaŭ 1,3x1020 kJ (=3x1019 kcal) jare. Feliĉe la kvanto de la permesata energio, kiun ni povus produkti, estas 700 oble pli granda ol la kvanto nun produktata.
Nukleajn elektrocentralojn ni konstruos, sed la trovo de konvena loko por ili fariĝas pli kaj pli malfacila. Ni ne devas forgesi ankaŭ la gravajn teknologiajn kaj aliajn obstaklojn ĉe la amasa produktado de la termonuklea energio. Pro tio aperas la demando: kio estas tiu granda, konstanta, pura kaj neelĉerpebla energifonto, kiu povas fariĝi “savringo”, se la energia krizo minacas la homaron?
Kiel ni jam diris, sur la Teron falas ĉirkaŭ 30 000 oble pli da sunenergio, ol kiom ni nun produktas. Ĉirkaŭ 30% de la energio reflektiĝas returne en la kosman spacon; parto de ĝi restas en la atmosfero kaj ĉirkaŭ 47 absorbiĝas en la tera surfaco. En la evoluo de la suna energetiko baza problemo fariĝas, kiel ni kaptu parton de tiuj 47%, kiuj atingas la teran surfacon, kaj utiligi ĝin por la bezonoj de la homaro.
La energio, kiun donacas al ni la sunradioj, subtenas la vivon de la biosfero kaj movas kelkajn konstante agantajn “mekanismojn”. Ĝi cirkuligas la akvomasojn en la oceanoj kaj maroj, la atmosferan akvon, la aerfluon k.t.p. ĉiuj tiuj rondiraj procezoj konsumas nur 0,2% de la sunenergio falanta sur la Teron. Post iom da tempo la falinta sunenergio degradiĝas kaj per vico da transformoj en pli longondaj energispecoj ankaŭ revenas en la Kosmon. Tiu procezo daŭras jam milionojn da jaroj kaj estas escepte stabila. Ekzistas konstanta ekvilibro inter la akumulata energio de la planedo kaj la energio, kiu revenas en la Kosmon. Do, la tasko de la homo konsistas el tio: deflankigi parton de tiu energitorento kaj utiligi ĝin por siaj bezonoj. Cetere, en tiu direkto, jam estas io farita. La sunenergio, akumulita de rapide moviĝanta riverakvo, movas la turbinojn de niaj hidroelektrocentraloj. Per ventomoviloj ni kaptas la ventoenergion, kiu ankaŭ prezentas transformitan sunenergion. Nun ni devas trovi novajn metodojn por pli konsiderinda, pli amasa kaj ĉieloka utiligo de la sunradiado. Antaŭ ĉio ni devas solvi la problemon pri koncentrigo de la sunenergio. La unua ebleco konsistas en tio, ke la radiadon falantan sur certan surfacon ni fokusigas en unu “punkto” kaj en tiun punkton ni metas elementojn, per kiuj la sunenergio transformiĝas en alian energispecon, taŭgan por konsumado. Tiaj koncentriloj estas la parabolaj konkavaj speguloj. En iliaj fokusoj amasiĝas tre “densigita” sunenergio, utiligebla pere de vaporkaldronoj. La duan eblecon prezentas la plataj kolektiloj. Ili kolektas la energion de la tuta limigita surfaco. Tiaj kolektiloj estas la oranĝerioj, la varmigiloj de la tipo “varma skatolo” kaj la sunaj elektraj baterioj, kiujn oni vaste utiligas en la kosmonaŭtiko. Laŭ la sama maniero kaptas la sunenergion la plantoj, kiuj strebas meti kontraŭ la sunradioj pli grandan surfacon de sia foliaro.
Alia tre grava problemo, kiun ni devas solvi, estas ligita kun la fundamenta manko de la sunenergio — ĝia nekonstanteco. La kvanto de la sunradiado dependas de la jarsezono, de la geografia regiono, de la nuboj en la ĉielo, de la atmosfera polvo k.t.p.
La nuntempa tekniko jam havas iajn eblecojn por kapti kaj utiligi la sunenergion. Tamen ni devas diri, ke de la ekonomia vidpunkto la akumulado de grandaj kvantoj da sunenergio ankoraŭ estas nesolvita problemo. Tre multaj malfacilaĵoj aperas en la unuaj jaroj de la sunenergetiko. Kiam oni venkos la obstaklojn kaj la sunelektrocentraloj fariĝos multnombraj, oni povus ligi ilin en komuna ringo aŭ en energiaj retoj kaj tiel forigi postsekvojn de ilia nekonstanta energipotenco.
La sunan energion ni povas utiligi per transformo en varmon, elektran kurenton, mekanan energion. La varmenergio estas uzata en la dommastrumo, agrokulturo, distilado de marakvo, rapide degeligo de neĝo k.t.p.
La elektran kurenton oni povas utiligi per multaj vaste konataj metodoj. Tamen la rimedoj por transformo de la sunenergio en elektran energion nun havas malaltan gradon de utila efikeco. Pro tio la sciencistoj kaj la konstruspecialistoj senĉese serĉas novajn vojojn por utiligo de la sunenergio.
En la aktiva epoko la grekoj uzis la pasivan sunenergion konstruante siajn loĝejojn tiel, ke grandaj malfermitaj fenestroj troviĝis je la sudo (vitraj fenestroj ankoraŭ ne ekzistis) kaj dikaj muroj — je la nordo. En la vintro la malalte brilanta suno povis senpere eniri la ĉambrojn kaj liveri sufiĉe de varmo dum du-trionoj de la tago inter novembro kaj marto.
Tia konstrumaniero malaperis en postaj jarcentoj. En la deksesa jarcento la nederlandanoj kaj flandroj reenkondukis la uzadon de pasiva sunenergio per konstruado de forcejoj. Pli poste tiuj forcejoj estis krome hejtataj per fosiliaj brulaĵoj.
Ŝajne la scio pro pasiva aplikado de sunenergio forgesiĝis, sed la energikrizo revivigis la interesiĝon pri ĝi.
Por utiligi pasivan sunenergion por loĝejoj estas necese, ke:
En Kanado ekz. staras tia tipo de loĝejo, la t.n. “saskatchewan”-domo. Sen forno la endoma temperaturo estas 20 °C., dum ekstere frostas. Ŝajne temas pri ordinara domo, sed la eksteraj muroj estas izolitaj per 30 cm dika tavolo de vitrolano; la plankoj havas 24 cm dikan celulozo-izolaĵon kaj la tegmento estas izolita per 42 cm da celulozo. La fenestroj konsistas el duoblaj vitro-platoj kaj 15 cm dikaj fenestro-kovriloj. Kompare al ĉi tio niaj izol-aranĝoj estas rigidaj. Dum la vintro 44% el tuta varmobezono estas kontentigata en tiu domo per pasiva sunenergio.
La suno donas al ni tiom da energio, ke estas eble varmigi niajn loĝejojn per ĝi, aŭ havigi al ni varman akvon por lavado k.t.p., aŭ produkti per ĝi elektran kurenton.
Sunkolektiloj sur la tegmentoj de niaj loĝejoj povas havigi al ni varmon, kiun ni povus enkonduki al akvovarmigilo, aŭ kiun ni povas stoki ie sub aŭ en la loĝejo por uzi ĝin por hejtado.
La konstruo de sunakvovarmigilo jam ne plu estas tre komplika afero kaj ĝi eĉ estas finance alloga. La sunakvovarmigilo havigas al ni tiom da varmo, ke ĉe ordinara uzo, unu aŭ du tagoj sen suno estas pasigeblaj. La kolektiloj konsistas el ebena plato el nigra metalo, kiu absorbas la varmon, kiun ĝi transdonas al akvo. Sed kiel stoki la sunvarmon akiritan dumsomere, tiel ke ĝi estos uzebla dumvintre? Estas diversaj pli malpli kontentigaj solvoj:
Pere de sunĉeloj sunenergio povas esti rekte transformata en elektron. La rendimento estas malpli alta ol ĉe la uzado de sunenergio por varmigo. En ĉi tiu momento la prezoj de sunĉeloj estas ankoraŭ tre altaj. Por la estonteco ni tamen povus atendi, ke tiuj prezoj malaltiĝos (ankaŭ pro teknikaj plibonigoj) dum la prezo de la publika elektro altiĝos. Tiam eble valoros la investkostoj por la sunĉeloj.
En urbo Malago (Suda Hispanio) komencis produktadon de la unua en la mondo duflanka suna baterio. Per ĝi oni povas pli efike utiligi la sunan energion. Aŭtoro de la invento estas A. Lopes, direktoro de la instituto por helioenergetiko ĉe la politeknika lernejo en Madrido.
Limigaj faktoroj por la evoluo de helioenergetiko estas multaj. Unu el la plej seriozaj obstakloj estas la malalta intenseco de la suna radiado. Eĉ se la atmosferaj kondiĉoj estas plej bonaj, la intenseco de la sunradiado dum unu jaro ne superas 250 vattojn sur kvadratmetro. Pro tio por la sunaj kolektiloj estas bezonata grandega surfaco. Ĉe 1 Q dum la jaro necesas 130 000 km2. Granda estas ankaŭ la elspezo de materialoj. Por kolektiloj kun surfaco de 1 km2 estas necesaj 10 000 tunoj da aluminio. Ĉe la nuna disvolvo de la helioenergetiko en la mondo estis konstruitaj nur kelkaj sunaj elektrocentraloj.
En 1977 en Pireneoj (Francio) komencis labori suna elektrocentralo kun potenco de 64 kW. En 1980 oni komencis konstrui sunajn elektrocentralojn apud Nico kaj Marsejlo (potenco 25 MW). Jam en 1973 estis konstruita la unua usona suna elektrocentralo en la ŝtato arizono kun potenco de 100 MW. Estis elspezitaj 500 ĝis 1000 dolaroj por kW. Komencis la preparlaboroj por la suna elektrocentralo apud Minneapolis (Usono) kun potenco de 500 MW. Oni ĝin finkonstruos en 1985. La elspezoj atingos 1 miliardon da dolaroj.
Ni povas supozi, ke en la jaro 2000 ĉirkaŭ 1% de la utiligata energio estos sunenergio kaj post la jaro 2100 la tutan bezonatan elektroenergion en la mondo produktas sunaj elektrocentraloj. Laŭ hipoteza modelo por la sunelektrocentraloj en la jaro 2100, estos necesa surfaco de unu ĝis tri milionoj da kvadratkilometroj. Kiel sciate, la tuta kultivata aero en la mondo nun atingis 13 milionojn da kvadratkilometroj.
Sen trograndigo ni povas aserti, ke la efiko de heliotekniko sur la socia realeco estos tre forta, ĉar ĝin oni uzos en vico de neŭralgiaj punktoj, kie mankas aliaj eblecoj.
La sunenergio povus doni ĉiuflankan reflekton sur la vivo de la homoj nur tiam, kiam ĝi estos aplikata komplekse.
Malgraŭ, ke en la proksimaj jardekoj ne estas atendata granda kresko de la sunenergetiko, la historia perspektivo ŝajnas tre bona. La grandaj heliocentraloj, konstruitaj sur marbordoj, sur la maroj mem kaj en la Kosmo liveros abundan energion. Ĝi estos teknologie pura, oportuna por uzado, sociale plej efektiva. Nuntempe ni devas uzi tro multe da brulaĵo por funkciigi purigajn instalaĵojn, ĉar ni devas nepre forigi la vundojn, kiujn ni kaŭzis al la biosfero. Fakte ni perdas multon, ĉar ni brulas karbon, nafton kaj gason, kiuj estas altvaloraj krudaĵoj por la kemio de la nuna kaj morgaŭa tago.
Do, la helioenergetiko povas konsiderinde ŝanĝi la vivon de la popoloj, inkluzive la vivon de la bulgara popolo
Ni devas emfazi, ke la kondiĉoj por alproprigo de la sunenergio en nia lando estas tre favoraj. Ni havas la plej gravan: abundan sunradiadon, kiu nun ankoraŭ estas “ŝlosita trezoro”. Vere, jam nun por ni “energiaj kampoj” fariĝis la plaĝoj de nia marbordo, kie milionoj da homoj trovas sanon kaj ripozon. Krome ni havas apudbordajn salkampojn por produktado de kuirsalo per vaporigo de la marakvo. En la lastaj jaroj ni alproprigis ankoraŭ unu suntrezoron — planetojn de ĥlorelo (speco de algo). En la distrikto Blagoevgrad, sur estinginta vulkano, kie fontas varma akvo (80 °C) estas kreita la ĥlorela farmo. La loko estas escepte konvena por la kreskado de la algoj — 240 sunaj tagoj dum la jaro kaj akvo riĉa je mineraloj.
Alia objekto por apliko de la sunenergio en nia lando estas la akvovarmigado. Sur nia tuta marbordo ni povus konstrui sunajn akvovarmigilojn kaj per ili ni povus liveri varman akvon al la kvar milionoj da fremdlandaj ripozantoj, kiuj vizitas niajn plaĝojn. Ni povas ankaŭ tre bone utiligi la platajn sunajn akvovarmigilojn ĉie en la urboj kaj vilaĝoj, kie ekzistas konvenaj kondiĉoj. Tre grave fariĝos ilia utiligo en la bestobredado.
Grava kaj tre oportuna por ni estos la apliko de sunenergio en sunaj sekigejoj. Per ili ni povus sekigi tabakon, fruktojn kaj legomojn.
En pli fora estonteco, kiam la amasa produktado de superpuraj materialoj fariĝos necesa, verŝajne ni devos konstrui specialajn sunenergiajn elektrajn fornojn.
Sendube la estonta kresko de la helioenergetiko ne solvos ĉiujn ekologiajn problemojn en mallonga tempo. Aperos novaj problemoj, kaj sur la unua loko staros la limigo de la dezertoj (ĉiujhare la dezertoj kreskas je 16 km). Estonte ilin oni utiligos por la bezonoj de la helioenergetiko — tie troviĝos granda parto de la sunenergiaj instalaĵoj kaj la sunaj elektrocentraloj.
Kiam la homaro havos sufiĉe da energio kaj nutraĵo, ĝi aliros al solvo de biologiaj kaj genetikaj problemoj. Tiaj estas fortigo, de unueco homo—naturo, konservo de la genetika diverseco en la ĉirkaŭa naturo, transformo de la monokulturaj artefaritaj ekosistemoj, kiuj kaŭzas malkreskon de la diverseco en la biosfero k.a.
La vasta utiligo de la sunenergio ligiĝos en estonteco kun la kresko de la entropio. La sciencistoj emfazas, ke tiu fenomeno postulos radikalajn ŝanĝojn en la metodoj por ekspluato de la tera grundo kaj ankaŭ en la fizika, teknologia kaj sociekonomia organizado de la produktadprocedoj. Aperos ŝanĝoj ankaŭ en la konsumado, en adaptigo de la kulturaj valoroj kaj vivmaniero. Ni povus atendi, ke la efika utiligo de la sunenergio kaŭzos demografian kaj teknologian malcentralizon. Speciale, laŭ opinio de la usona ekonomiisto kaj ekologiisto prof. T. Edens estos malfacile kaj eĉ neeble koncentri la sunenergion en dimensioj necesaj por la grandaj urboj kaj industriaj centroj. Pro tio, aliaj okcidentaj sciencistoj (P. Hall) antaŭvidas likvidon de la superloĝagitaj grandegaj urboj kaj aglomeracioj. Tipaj familioj loĝos en 2050 jaro en regionoj kun loĝantaro ĝis 40 000 homoj kaj nepre en bone izolitaj domoj.
Tamen, sendepende de tio, eĉ nun la suna hejtado de loĝejoj disvolviĝas sukcese en Japanio, Francio, Nederlando, Svedio k.a. La eksperimentaj sunaj hejmoj de arkitekto Jean Michel (Francio) montras, ke tiuspeca konstruado estas ebla ĝis 60° norda latitudo. Tion pruvas la funkciado de sunaj hejmoj en la suda parto de Svedio, en Norvegio kaj aliloke.
Jam estas projektataj hejmomuroj, kiuj konsumas kaj kolektas la sunenergion (Francio). La konsumkalkuliloj por la uzita energio montras, ke en sunaj tagoj estas uzataj 20 miloj da kilovattoj liveritaj de la Suno kaj 7 miloj da kilovattoj liveritaj de la elektrocentralo.
Por la bezonoj de la estonteco oni antaŭvidas evoluon de la suna arkitekturo.
Kiel pli foran perspektivon oni projektas kreon de kosmaj sunaj elektrocentraloj, kiuj ĉirkaŭiros en geosinkrona orbito je distanco de 40 000 kilometroj. Tiuj sunelektrocentraloj ricevos de 4 ĝis 11 oble pli da sunenergio kompare kun la surteraj sunelektrocentraloj. Supoze, tiaj centraloj funkcios en daŭro de 90 jaroj ĉe potenco de 8500 MW. Laŭ usonaj pritaksoj, simila kosma sunelektrocentralo kun potenco da 5000 MW, kostos 7,6 miliardoj da dolaroj (1500 dolaroj por ĉiu kilovatto).
Revenante sur la teron ni rimarkos, ke se ni kovros 0.1% de la kontinentoj (sen Antarktido) per sunaj elektrogeneratoroj kun grado de utila efikeco 20-30% (duoble pli alta ol tiu de la plantoj), la ricevita energio estos ekvivalenta al la energio produktata per 60 000 elektrocentraloj el la tipo de hidroelektrocentralo en Krasnojarsk (6 milionoj da kW).
Prof. T. Edens: Vidu: Casandra and the Horn of Plenty — ecological and thermodynamics constraints and economic goals. Urban Ecology, no 2, 1976.
Suna arkitekturo Vidu: “2500 years of Solar Architecture and Technology”, 1980.
Fonto: SAEST 1982. p. 14.
STEB: http://www.eventoj.hu