ο ήλιος

Ο ήλιος αποτελείται κυρίως από υδρογόνο (92.1%) και ήλιο (7.8%), έχει διάμετρο 1.392.000km και μάζα 2.10⁶kg, βρίσκεται δε στο γεωμετρικό και βαρυτικό κέντρο του πλανητικού συστήματος. Η Γη, σε απόσταση περίπου 150.10⁶ km, είναι ο τρίτος πλανήτης από το κέντρο και μέχρι σήμερα ο μόνος πλανήτης στο ηλιακό σύστημα που υπάρχει ζωή. Η ενέργεια που εκπέμπει αποτελεί την αιτία για κάθε μορφής ζωής. Αυτό έγινε αντιληπτό από τα πρώτα χρόνια ύπαρξης του ανθρώπου στον πλανήτη μας και οι περισσότεροι αρχαίοι πολιτισμοί έδωσαν στον ήλιο λατρευτική αξία.

Η ακτινοβολία από τον ήλιο εκπέμπεται με μια ταχύτητα ίση με την ταχύτητα του φωτός δηλαδή 300,000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Με αυτή την ταχύτητα χρειάζονται 8 λεπτά της ώρας για να φθάσει η ηλιακή ακτινοβολία στην Γη.

η ηλιακή ακτινοβολία

Το σύνολο ηλιακής ενέργειας που φθάνει στην επιφάνεια της Γης κάποια συγκεκριμένη ώρα ονομάζεται ηλιακή ακτινοβολία. Η ποσότητα της  εξαρτάται από ορισμένους παράγοντες όπως η θέση του Ήλιου, οι καιρικές συνθήκες αλλά και η απορρόφηση της από τα στρώματα της ατμόσφαιρας.

Όταν υπάρχουν σύννεφα ανακλούν μέρος αυτής της ενέργειας προς το διάστημα ενώ ένα άλλο μέρος της διαχέεται προς την επιφάνεια της Γης. Η ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει στην Γη είναι συνεπώς:

•   η άμεση,  (προέρχεται κατευθείαν από τον ήλιο)

•   η διάχυτη, (προέρχεται από τα σύννεφα και την ατμόσφαιρα)

•   η  ανακλώμενη από το έδαφος, (προέρχεται από ανακλάσεις   σε  λόφους, κτίρια κ.α.)

Η Γη μέσα σε 24 ώρες κάνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον άξονα της σε 365 ημέρες κάνει μια ελλειπτική τροχιά γύρω από τον ήλιο. Επειδή όμως ο άξονας περιστροφής της Γης έχει μια κλίση περίπου 23.5ο μοίρες από την κατακόρυφο, το καλοκαίρι ο ήλιος ακολουθεί μια διαδρομή ψηλά στον ουρανό μεταξύ Ανατολής και Δύσης. Τον χειμώνα η διαδρομή του ήλιου είναι σε χαμηλότερο επίπεδο.

Αυτό έχει μεγάλη σημασία για την ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας στις διάφορες εποχές, γιατί οι κάθετες επιφάνειες στην διεύθυνση των ακτίνων του ήλιου δέχονται περισσότερη ακτινοβολία από αυτές που βρίσκεται υπό κλίση και το λαμβάνουμε υπόψη στον σχεδιασμό των κτιρίων, των θερμοκηπίων, την κλίση των ηλιακών συλλεκτών κ.α.

 

 

η ηλιακή ενέργεια

Ο άνθρωπος χρησιμοποίησε την ενέργεια του ήλιου είτε άμεσα,   (ξήρανση τροφών, το στέγνωμα κλπ.), είτε έμμεσα (μέσω της γεωργίας για την παραγωγή σιτηρών). Τις τελευταίες δεκαετίες   άρχισε μια πιο αποδοτική χρησιμοποίηση της ηλιακής ενέργειας που αναμένεται να συνεχιστεί και να επιταχυνθεί. Η ηλιακή ενέργεια είναι πρακτικά μια ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή και αυτό είναι το βασικό πλεονέκτημα της. Παράλληλα δεν ρυπαίνει και δεν απαιτεί δύσκολες και δαπανηρές εγκαταστάσεις για την χρήση της, τουλάχιστον για τις απλές εφαρμογές.

Το βασικό πρόβλημα είναι ότι ο ήλιος δεν λάμπει ούτε όλες τις ημέρες ούτε όλες τις  ώρες, αλλά η απαίτηση για ενέργεια (φωτισμού και θέρμανσης ) είναι ιδιαίτερα επιτακτική όταν έχουμε σκοτάδι και κρύο.

Ο Ήλιος εκπέμπει τεράστια ποσά ενέργειας, αρκεί να σκεφτούμε ότι το 1:2.000.000.000 του ποσού της ηλιακής ενέργειας που προσπίπτει στη Γη είναι ικανό να καλύψει τις ανάγκες όλου του πλανήτη, το πρόβλημα είναι πως θα μπορέσουμε να το εκμεταλλευτούμε εξ ολοκλήρου.

 

“… εάν μπορούσαμε νa συλλέξουμε την ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στη Γη σε διάστημα μόλις 15 ημερών, τότε θα είχαμε ενέργεια, όση όλα τα αποθέματα καυσίμων απολιθωμάτων της Γης…”[1]

 

Σε όλη την επιφάνεια της Γης προσπίπτουν 5.6x1018 MJ ηλιακής ακτινοβολίας κάθε χρόνο, αλλά για να την αξιοποιήσουμε θα πρέπει να εξασφαλίσουμε την συλλογή της για μακρύ χρονικό διάστημα, πράγμα που απαιτεί τεράστιες επιφάνειες. Για τις απαιτήσεις της σύγχρονης βιομηχανικής κοινωνίας θα πρέπει αυτή η ηλιακή ενέργεια να συγκεντρωθεί με ειδικά συστήματα ώστε να γίνει ανταγωνιστική με τα συμβατικά καύσιμα.

Με ελαφριές κατασκευές μπορούμε να θερμάνουμε με ηλιακή ενέργεια τα σπίτια μας και το ζεστό νερό χρήσης, αυτό όμως παρόλο που βοηθάει για να μειωθεί η κατανάλωση των συμβατικών καυσίμων, δεν είναι αρκετό για να τα υποκαταστήσει πλήρως στις καθημερινές μας ανάγκες.