Często powtarzana jest opinia, że życie na Ziemi zawdzięczamy promieniom Słońca. Gdyby promienie Słońca przestały docierać do powierzchni Ziemi, zamarłyby wszystkie zielone rośliny i zabrakłoby pożywienia dla zwierząt. Przytrafiało się to w historii Ziemi kilkakrotnie, na szczęście tylko na krótko. Niebo zasnuwały na kilka lat pyły i dymy po uderzeniu wielkich meteorów, komet lub asteroidów i klimat zmieniał się radykalnie. Ostatni raz zdarzyło się to około 70 milionów lat temu, gdy fauna Ziemi odrodziła się już w innej postaci. Zamiast dominacji gadów i płazów, zaczęły się rozwijać nowe gatunki ssaków.
Zaskoczeniem dla wielu, nawet dla biologów, było odkrycie, że życie rozwinęło się bez udziału Słońca. Najprostsze formy życia to wzrost i rozmnażanie się molekuł chemicznych, aminokwasów, DNA, RNA. Do tych reakcji chemicznych nie potrzeba było Słońca. Wystarczało ciepło Ziemi podgrzewające wodę w głębokich rowach oceanicznych.
Do dzisiaj na dnie mórz i oceanów egzystuje wiele żywych gatunków, które nigdy nie doznały ciepła ani światła od Słońca. Trudno jednak przypuszczać, by ewolucja tych żyjątek mogła rozwinąć je tak, jak na powierzchni Ziemi. Promienie Słońca są dla nich zabójcze. Trzeba było niezliczonej ilości prób, aby wyrzucone na powierzchnię głębokowodne komórki "nauczyły się" rozbudowywać korzystając z energii promieni słonecznych.
Na powierzchni Ziemi prawie wszystkie formy życia są uzależnione od Słońca. Światło, współdziałając z chlorofilem, rozbija dwutlenek węgla i z uzyskanego węgla rośliny budują celulozę oraz inne związki tworzące ich komórki. Zwierzęta nie wytworzyły takiego mechanizmu syntezy pokarmu i w zasadzie wszystkie są pasożytami korzystającymi z gotowych węglowodanów i białek. Energia Słońca potrzebna jest zwierzętom również z innego powodu. Powierzchnia Ziemi utrzymywana jest w takim zakresie temperatur, gdzie łatwo zachodzą reakcje organiczne, a co najważniejsze duża część wody jest w postaci płynnej. Trudno jednak sądzić, że energia słoneczna jest wykorzystywana przez przyrodę w sposób świadomy.
Jest to wynik przypadkowych mutacji, które tak a nie inaczej zapisały się w genach.Dopiero człowiek zaczął odczuwać potrzebę korzystania z dodatkowych źródeł energii, Pierwszy był ogień potrzebny do ogrzewania w czasie ciemnych i zimnych nocy, do uzdatniania pożywienia, a także służący jako broń i oręż. Ogień to przecież zmagazynowana energia Słońca. Rośliny przechwytywały energię promieni słonecznych, tworząc z dwutlenku węgla i wody węglowodany, które po podpaleniu zwracały energię do otoczenia. Wydajniejsze źródła ognia znaleziono później w głębi Ziemi. Tam, pod wpływem ciśnienia i ciepła, następowało przekształcenie resztek roślin (węglowodanów) na węgiel, który teraz spalamy oddając przyrodzie przechwycony przed milionami lat dwutlenek węgla.
Również ropa naftowa to przechwycona na powierzchni, a później zmagazynowana w głębi Ziemi, energia słoneczna. Pozyskiwały tę energię drobne morskie rośliny, glony, pierwotniaki przekazując dalej drobnym i większym żyjątkom morskim. Życie osobników jest krótkie i te, opadając na dno, tworzyły pokłady związków organicznych bogatych w węgiel. Wszechobecne bakterie metanowe (gnilne) przetwarzały osady na metan, który jednak nie unosił się, gdyż ciśnienie wody rzędu kilkuset atmosfer utrzymywało metan na dnie, wiążąc go w tak zwane hydraty metanowe. Setki milionów lat, przysypywanie osadów pyłami wulkanicznymi i ruchy płyt tektonicznych spychały ten bogaty w energię materiał w głąb Ziemi, gdzie w podwyższonej temperaturze następowały reakcje tworzenia łańcuchów węglowodorowych. Z tych bogatych w energię węglowodorów składa się obecnie wydobywana ropa naftowa i gaz ziemny.
Tych magazynów energii jest w Ziemi pod dostatkiem. Wystarczy ich na setki a może i tysiące lat, lecz wydobycie jest coraz trudniejsze. Te łatwo dostępne pokłady już się wyczerpały, jak na przykład odkryta na początku podkarpacka czy pensylwańska ropa. Ropę i gaz wydobywa się obecnie z płytko położonych złóż pod pustyniami, ale również z dużych głębokości, spod dna mórz, spod wiecznej zmarzliny Alaski i Syberii. W miarę wyczerpywania pól naftowych na pustyniach, będzie trzeba opracować nowe, kosztowniejsze techniki wydobycia. Myśli się również o eksploatacji nieprzebranych oryginalnych podoceanicznych pokładów hydratów metanowych.
Tymczasem dużo mówi się o bezpośrednim wykorzystywaniu energii słonecznej, zamiast korzystania ze zgromadzonych przez tysiąclecia zasobów naszej Ziemi (a w zasadzie to ze śmietnika ziemskiej przyrody). Promienie Słońca, zarówno te świetlne jak i cieplne – podczerwone, dostarczają na Ziemię tysiące razy więcej energii niż potrzeby całej ludzkości. Energia ta odbija się i ulatuje w Kosmos, a tylko częściowo jest przechwytywana przez świat roślinny i później zanieczyszcza atmosferę, gdy gnijące szczątki roślin emitują metan.
Niestety, przez wieki ludzie nie nauczyli się efektywnego przechwytywania i wykorzystywania tej energii. Nic dziwnego, skoro surowców energetycznych już gotowych i łatwych w użyciu było (i jest) pod dostatkiem. Najprostszym sposobem pozyskiwania energii słonecznej jest zaprzęgnięcie do tego roślin. Z rosnącej dziko i hodowanej trzciny cukrowej łatwo można uzyskać łatwopalny i wysokoenergetyczny spirytus. Trzcina cukrowa nie rośnie wszędzie. Szuka się więc lub genetycznie usprawnia inne rośliny, łatwe w uprawie i wydajne (kukurydza i inne zboża, palmy).
Niestety, jak do dzisiaj, te biopaliwa są droższe niż wydobycie surowców energetycznych z ziemi (nie uwzględniając różnych sztuczek podatkowych). Powszechne przetwarzanie roślin na paliwa może doprowadzić do zachwiania produkcji żywności, a z tym jak wiadomo w skali światowej nie jest najlepiej. Atrakcyjnie brzmi propozycja inżynierów genetycznych, stworzenia takich mikroorganizmów, które na spirytus przekształcałyby odpady roślin, na przykład torfowiska czy ściółkę leśną. Tu jednak ostry sprzeciw "zielonych", uważających, że takie nowe organizmy mogłyby po niekontrolowanych mutacjach "zjeść" całą przyrodę Ziemi.
Energia Słońca ujawnia się i w innych mechanizmach przyrody. Przez okrągły rok Słońce operując na pustynie Kalifornii rozgrzewa i unosi w górę powietrze. To miejsce uzupełnia silny wiatr znad Pacyfiku. Setki a może i tysiące wiatraków ustawionych w okolicach Palm Springs wykorzystuje zaledwie milionową część energii słonecznej padającej na ten rejon, lecz wystarczy to do zasilania iluś tam tysięcy domów i sklepów.
Niestety, koszt wytwarzanej tam energii, licząc po cenach rynkowych, nie pokrywa wydatków na remonty i uzupełnienia sprzętu. Projektanci cieszą się jednak, że ta energia jest "czysta", nie zużywa surowców i nie zanieczyszcza atmosfery. Zapominają jednak, że do wykonania wiatraków zużyto znaczącą ilość surowców i energii, a wiatraki też się niszczą.
W ślad za Kalifornią zaczęto propagować wiatraki prądotwórcze w Europie. Tam też są obszary silnych wiatrów, niestety nie wiejących codziennie. Efekty ekonomiczne tych nowych wiatraków są marne, ale różne państwowe dotacje pozwalają "inwestorom" wiązać koniec z końcem.
Okazało się, że wiatraki też "zanieczyszczają środowisko". Zanieczyszczają niesłyszalnym hałasem. Ruch skrzydeł wywołuje falowanie powietrza, tak zwane infradźwięki, których wprawdzie nie słyszymy, lecz mogą one wywołać w organizmach ludzi nerwowe reakcje. Te obszary "zanieczyszczeń infradźwiękowych" przesuwa się, więc nad morza, kilkanaście kilometrów od zaludnionych wybrzeży.
Falowanie morza to też efekt energii słonecznej. Nagrzewanie powietrza wywołuje wiatr a wiatr tworzy na wodzie fale. Konstruuje się przegubowe pływaki, których ruch napędza generatory prądu. Niestety, te urządzenia są jeszcze bardziej kosztowne niż wiatraki a falowanie morza również nie jest niezmienne.
Jeden ze sposobów przechwytywania energii słonecznej wykorzystują ludzie z powodzeniem od lat. To elektrownie wodne. Przecież woda spływająca z gór została tam dostarczona przez wiatr i deszcz, a deszcz to odparowana słońcem woda z mórz i lądów. Państwa takie jak Norwegia Chile, USA (północny zachód) położone na zboczach wysokich gór, na które pada deszcz, mają szczególne warunki korzystania z elektrowni wodnych. Te elektrownie nie są już okresowe, gdyż wodę można magazynować w sztucznych zbiornikach – zaporach.
I w końcu sposób bezpośredniego przetworzenia energii słonecznej na prąd elektryczny. Tak zwane baterie słoneczne buduje się już od połowy XX wieku i ciągle usprawnia, lecz wciąż to nie wystarcza dla celów komercjalnych. Baterie z klasycznych półprzewodników są kosztowne i nietrwałe. W zasadzie o ich opłacalności można mówić tylko w takich lokalizacjach, gdzie doprowadzenie drutów z miejscowej elektrowni lub sieci kilkakrotnie przewyższa przeciętne koszty elektryfikacji.
Prędzej czy później ludzie będą musieli korzystać w sposób bardziej znaczący z bezpośredniej energii słonecznej. Jak dotychczas, ekonomicznie opłacalne jest podgrzewanie wody dla celów domowych i do basenów. Do wytwarzania prądu nadzieją są przewodzące plastiki, którymi można będzie pokrywać dach domów i obszary pustynne. Trzeba jednak opracować całkiem nowe akumulatory mogące tanio gromadzić nadmiar produkowanej energii na "gorsze czasy", gdy Słońce chowa się pod horyzontem lub gdy niebo pokryje się chmurami.
Jak dotychczas, wiatraki i baterie słoneczne nie mogą zastąpić tradycyjnych elektrowni, które i tak trzeba budować. Dopływ i konsumpcja energii nie może być zależna od zachodu Słońca lub kaprysów pogody. Nie mają racji ci entuzjaści, którzy nawołują do intensywnej rozbudowy tak zwanych odnawialnych źródeł energii. To jeszcze nie dzisiaj. Badania trzeba dalej prowadzić, nawet bardziej intensywnie. A dzisiaj, możemy jeszcze względnie tanio korzystać z tej drobnej części energii słonecznej, która przez miliony lat zgromadziła się w śmietnikach przyrody. (ami)
Redakcja
