Solenergi, solenergi (skjematisk tegning: fordeling av solenergi) (bilde)
solenergi (skjematisk tegning: soloppvarmingssystem) (bilde)
strålingsenergi fra Solen. Mengden solenergi som treffer Jorden i løpet av ett år, er om lag 15 000 ganger større enn hele verdens årlige energiforbruk. Den totale mengde utstrålt energi fra Solen er mer enn 2 mrd. ganger større enn energimengden som treffer jordoverflaten.
Solstrålingen har en intensitet på rundt regnet 1370 W/m2 (solarkonstanten), ved jordatmosfærens yttergrense. Strålingen blir reflektert delvis fra atmosfæren, mens en del absorberes i atmosfæren. I klarvær midt på dagen stråler Solen med ca. 1 kW/m2 mot jordoverflaten. På grunn av absorpsjon i skyer, tåke og støv blir den gjennomsnittlige verdien noe i underkant av 0,5 kW/m2 vinkelrett på strålenes retning.
Betydning
Gjennom oppvarmingen av atmosfæren dannes bl.a. vind, bølger, havstrømmer og nedbør som kan utnyttes til å drive mekaniske innretninger som seil og turbiner. Gjennom fotosyntesen konverteres vann og karbondioksid til biomasse som via forbrenningsprosesser kan omformes til mekanisk energi. Med unntak av kjerneenergi, gravitasjonsenergi, jordrotasjonsenergi og jordvarme (geotermisk energi) er således solenergi opphav til alle andre energikilder.
Utnyttelse
Siden 1970-årene er det i økende grad satset på å omforme solenergi til nyttbar varmeenergi, mekanisk og elektrisk energi og kjemisk bundet energi. Solinnstrålingen kan utnyttes nesten alle bebodde steder, men kommersiell utnyttelse er i praksis mest interessant i områder der det er lite skyer, dvs. i tørre strøk med lite nedbør.
Direkte oppvarming
Den enkleste bruk av solinnstrålingen er direkte oppvarming. Ved å utforme bygningskonstruksjoner og innretninger optimalt kan innstrålingen sørge for bolig- og vannoppvarming, og for energi til matlaging og tørking av landbruksprodukter (høytørker). Bygninger kan varmes opp «passivt», dvs. ved innstråling gjennom vinduer, tak og vegger, og «aktivt» ved hjelp av solfangere, varmelager (oftest en vanntank med varmeveksler, se også energilagringsmaterialer) og varmefordelingssystem.
En solfanger består av en svart, absorberende enhet (absorbator) som opptar maksimalt med solstråling og gjennomstrømmes av en varmebærer (vann, luft o.a.). Baksiden av enheten isoleres, mens forsiden utstyres med gjennomsiktig glass eller plast.
En solfanger kan også utstyres med speil som konsentrerer solstrålene, man har da en solovn, som kan oppnå meget høye temperaturer (opptil 3000 °C). Enkle solkokere er utviklet for bruk i utviklingsland, hvor mangel på brensel ofte er kombinert med rikelig solinnstråling.
Varmekraftstasjoner
Pilotanlegg for utnyttelse av solenergi i varmekraftstasjoner er bygd flere steder. I slike anlegg plasseres justerbare parabolspeil slik at solstrålene blir reflektert til et brennpunkt hvor væskefylte rør blir oppvarmet. I såkalte solparker kan flere slike enheter være koblet sammen, mens det i «soltårn» er én sentral mottaker med et større antall speil rundt. Rørene med den oppvarmede væsken ledes til en dampturbin (se også termodynamisk generator).
En annen type kraftverk kalles solskorstein (Aufwind eller solar chimney). Prinsippet er at solen varmer opp luften under et enormt glasstak. Den varme luften beveger seg horisontalt til sentrum av anlegget, hvor det står en høy skorstein. På grunn av høyden på skorsteinen vil trekken som skapes kunne drive vindturbiner og tilhørende generatorer for strømproduksjon. Solenergi kan lagres som varme for produksjon om natten ved å ha svarte vannfylte sekker på bakken under glasstaket.
Solenergi kan også konverteres til energirikt hydrogen ved hjelp av blågrønnalger i det som heter fotobiologisk hydrogenproduksjon, men foreløpig er ikke denne teknologien moden for storskalaproduksjon.
Solceller
Solstråling kan utnyttes i solceller der solinnstrålingen omformes direkte til elektrisk energi.
Norge
Produksjon av elektrisitet fra solenergi vil på grunn av de klimatiske forhold sannsynligvis få en begrenset betydning i vårt land, selv om solceller brukes ganske mye til lading av batterier i hytter og båter. Solvarme til oppvarming av vann og boliger er et område hvor det sannsynligvis er et større potensial. I Norge er det på begynnelsen av 2000-tallet installert anslagsvis 6000 m2 solfangere for oppvarming av varmtvann og bygninger, og en del høy/korntørker basert på solvarme. Tallene er betydelig større for våre naboland Sverige og Danmark.
Installert fotoelektrisk solenergi (pv) per 2004
| Land | MW |
| Japan | 1 132 |
| Tyskland | 794 |
| USA | 365 |
| Australia | 52 |
| Nederland | 49 |
| Norge | 6,8 |
| Verden* | 2 599 |
Kilde: IEA Photovoltaic Power System Programme
* Medlemslandene i IES PVPS (IEA Photovoltaic Power System Programme).