Základní údaje o Slunci

Základní údaje o Slunci a slunečním záření

Slunce je od Země vzdáleno asi 150 milionů km. Sluneční paprsek urazí tuto vzdálenost za 8 minut a 20 vteřin. V jádru Slunce probíhají termonukleární reakce, při nichž se vodík přeměňuje na helium. Celkem Slunce vyzařuje výkon asi 3,9×10³⁶ W. Z množství helia a vodíku bylo vypočteno, že Slunce svítí téměř 5 miliard let a bude svítit ještě 10 miliard let.

Země dostává pouhou dvoumiliardtinu z celkové energie vyzářené Sluncem. Celá třetina této dávky se navíc odrazí zpět. Kdyby Slunce přestalo svítit, klesla by teplota na Zemi na 273 °C.

Na každý čtvereční metr naší krajiny, povrchu střechy, porostu, silnice nebo vodní hladiny dopadá v našich podmínkách za jeden rok 1200kWh sluneční energie, to je srovnatelné s množstvím energie uvolněné při spálení 250kg uhlí. Elektrifikovaná domácnost spotřebuje 15-20MWh, tedy tolik, kolik dopadne za rok na méně než 20m².

Obrázek 1 Koloběh energie v přírodě

Vývoj využití slunečního záření v období života na Zemi

4,5 miliardy před Kristem

Sonnenenergie Sluneční energie se dostává na Zem. Žhavé slunce dává světlo a život. Termonukleární slunce je naše mateřská hvězda. Je hybnou silou fotosyntézy a života. Veškerá potrava, co jíme, je transformované slunečního záření! Celý vesmír je studený. Bez sluneční energie, by země byla studená, a měla tmavý povrch.

Obrázek 2 Západ Slunce na horizontu

7. století před Kristem

Zvětšovací sklo se používá k soustředění slunečního paprsku pro rozdělávání ohně.

V asyrském městě Ninive se začalo k rozdělávání ohně používat broušených čoček z horského krystalu (valouny polodrahokamů). Exemplář, nalezen v ruinách královského paláce, měl rozměry 3,5x4 centimetry a tloušťky 0,5 centimetru. Ohnisková vzdálenost činila 11,25 centimetrů. Asyřané dále používali dutých zrcadel vyrobených z bronzu a pokovených plátků stříbra. Znalost čoček a dutých zrcadel se z Mezopotámie rozšířil do Řecka.

3. století před Kristem

slunecni.jpg (3814 bytes) Sluneční hodiny používali již staří Řekové. Římané se s nimi seznámili poměrně pozdě, “teprve” roku 263 př. n. l. Byla to válečná kořist ze sicilského města Catania. Kořist se jim však nevyplatila: hodiny byly totiž sestrojeny pro jinou zeměpisnou šířku a tak ukazovaly špatně. To však v Římě zjistili až za 99 let!

Obrázek 3 Sluneční hodiny uložené v muzeu v Londýně

Obrázek 4 Zpočátku lidem stačilo k měření času jenom stín

Řekové a Římané používají zvětšovací skla (lupa) k soustředění slunečního záření a využívají ho jako bojovou techniku. Zapalují pomocí něho plachty nepřátelských válečných lodí a oheň zapaluje válečnou loď.

Obrázek 5 Slunečními paprsky lze vznítit oheň

Zámožní starověcí Řekové si nechávají navrhovat své domy orientované ke slunci (využití slunečního záření k ohřívání v zimě). Velká jižně orientovaná okna sbírala sluneční energii, která se ukládala do masivních zdí a podlah pro pozvolné uvolňování během noci. Toto vše bylo pro vytápění domů v zimě a odstínění venkovního slunce ve slunných dnech.

Ve starověkém egyptském Pharaohsu se sluncem ohřívá palác Theirpalaces, sluneční energie se zachycuje v černých nádržích s vodou ve dne a v noci se vypouští horká voda do paláce. Tímto je docílen ohřev paláce v noci.

Rok 20

Čínský spis uvádí, že zvětšovací sklo se používá k osvětlení náboženských chrámů.

Rok 100

Italský dějepisec Pliny Younger staví pasivní slunečný dům, používá přitom sklenice. Udržuje teplo uvnitř domu a přitom venku je zima.

Rok 1 až 500

Římské lázně se stavěly s velkými okny na jih a přitom se využívalo teplo ze slunečního záření.

Rok 216

Císař Marcus Aurelius Antonius, zvaný Caracalla, dokončil po deseti letech stavbu v té době největších veřejných lázní v Římě. Celková plocha stavby vytváří areál o rozměrech 330x330 etrů. Plavecký bazén ve frigidariu (studená lázeň) měří 17x51 m. Tři mohutné křížové klenby s rozpětím 23 metry a výškou 33 metry zastřešené tepidarium (vlažná lázeň). Kruhovité caldarium (horká lázeň) je kryté kopulí o průměru 32 metrů, které svou výškou přesahuje dokonce i Pantheon (rok 120) o celých 5 metrů.

Římské thermy – lázně zahrnují ve velkých komplexech nejrůznější lázeňská zařízení. Mohutné budovy, jakými jsou Caracallovy lázně, které vznikly v hlavním městě, nalezneme i v provinciích. Bývaly vystavěny z cihel a obloženy mramorem. Podlahy byly vykládány barevnými deskami nebo mozaikami. Thermy byly vybaveny i podzemním ústředním vytápěním, které ohřívalo vodu i vzduch v lázních (hypocaustum rok 89 řed Kristem). Podél střední osy byly seřazeny následující prostory: frigidarium, tepidurium s kopulovitou klenbou, kruhovitá stavba caldarria. Místnost, která sloužila k masážím a mazání mastmi, jakož i další společenské místnosti, na ně symetricky navazovaly.

Obrázek 6 Východní výklenek caldaria v císařských lázních v Trevíru. Lázně stavěli Římané také v koloniích.

6. století

Justinian Code ustanovil, že se musíme chránit před sluncem byty v domech a veřejných budovách, že stíny nebudou obtěžovat lidi, slunce se bude používat pro vytápění a osvětlení budov.

1300

Pueblo vesnice Indiánů (v severním Mexiku, v USA ve státech Nové Mexiko a Arizona), národ anasazijské kultury, bydleli v obydlích orientovaných čelní stěnou na jih, na kterou dopadalo zimní slunce. Zdi byly z kamene a ze sušených cihel.

1556

Fabriciovy pokusy.

Sluneční světlo může vyvolat i chemické změny, objevil německý učitel a básník Georg Fabricius při pokusech s chloridem stříbrným.

Je-li tato látka vystavena slunečnímu záření, zčerná. Chlorid stříbrný je přírodní minerál (chlorargyrid, AgCl). Čerstvě získaný je bezbarvý, pak žloutne a hnědne a konečně zčerná. Je to důležitá stříbrná ruda (až 75% stříbra) a Fabricius ji poznal díky rychle se rozvíjejícím stříbrným dolům. Chlor a různé sloučeniny se oddělovaly z měděné a stříbrné rudy tak, že se nejprve slily s olovem. Stříbro a olovo se pak daly tzv. odháněním oddělit. Fabriciův objev neměl v počátku žádný větší význam. Z dnešního hlediska se však stal základním poznatkem fotochemie.

1600

Vzdělaní učenci přijmou názor, že Slunce je hvězda.

1648-1715 (1643–1653)

Období vlády francouzského krále Ludvíka XIV. (1638-1715) – znám je jako král Slunce, období „slunečního“ experimentu. Ve Versaj je postavena Zrcadlová galerie.

1695

Francouzský přírodovědec Buffon [byfon] Georges (1707-1788) dělá pokusy a při nich soustřeďuje paprsek slunečního záření pomocí zrcadla a pálí dřevo a taví olovo.

Obrázek 7 Georges Buffon

1700

Evropská šlechta využívá zdí k zachycení sluneční energie, která pak slouží k zrání ovoce. Takto dozralému ovoci se říkalo „plody zdí“.

Antoine-Laurent Lavoisier Anglie a Holandsko udává tón vývoje skleníků s nakloněnými stěnami ze skla, stavěných u zdí orientovaných na jih.

Francouzský chemik Lavoisier [lavuazje] Antoine(1743-1794) staví sluneční pec pro roztavení platiny.

Obrázek 8 Lavoisier Antoine

1727

Newton [njútn], sir Isaac, (1643 – 1727), anglický fyzik, matematik a astronom. Prováděl optické výzkumy, objasnil rozklad světla

Obrázek 9 Fyzik Sir Isac Newton

Obrázek 10 V působivých experimentech Newton dokázal, že se sluneční paprsky se skládají z četných barev spektra; promítal spektrum vzniklé rozkladem na hranolu na zastíněnou stěnu.

1731

Navigace pomocí zrcadel:

Sklář Thomas Godfrey z Filadelfie a o rok později jeho krajan optik John Hadley, využívají myšlenky Isaaka Newtona z roku 1727 a sestrojili zrcadlové navigační přístroje k navigaci na moři. Kruhový navigační přístroj vynalezl Johannes Hevelius (1684) v podobě oktantu. Godfrey jej sestrojil jako zrcadlový přístroj v podobě sextantu, tedy jako čtvrtkruh. Sextantem se měří výška nebeských těles nad obzorem, používaný v námořnictví pro výpočet zeměpisné šířky a času. Přesnost zaměření je ± 5 až 10 %.

Obrázek 11 Hadleyův oktant se dvěma zrcadly z osmnáctého století.

1767

Švýcarský vědec Horace de Saussure [sosír] (1740 – 1799) vynalezl první sluneční kolektor. Jednalo se o dřevěnou bednu zakrytou skleněnou tabulí, vně byla izolace z korku. Naměřil uvnitř teplotu 160°C. Můžeme ho nazvat praotcem solárních kolektorů.

1774

Britský přírodovědec Joseph Priestley [prístli] (1733 – 1804); žil v USA. Zabýval se studiem vlastností plynů. Použil skleněnou čočku ke koncentraci slunečního záření a zahříval jím oxid rtuti. Vznikající plyn vykazoval vlastnosti, které umožnily objevení kyslíku (nezávisle na C. Scheelovi). Bylo totiž zjištěno, že v uzavřené nádobě naplněné vzniklým plynem nejen déle hoří svíčka, ale též tam déle žije myš, než ve stejně velké nádobě naplněné vzduchem. Pokusy tohoto druh přispěly k tomu, že věhlasný francouzský chemik Lavoisier mohl zdokonalit teorii hoření.

1792

Výstavba optického telegrafu

Bratři Claude a Ignace Urbain Chappeové z Francie vyvinuli společně s inženýry Delaunayem a Breguetem systém dálkového optického telegrafu. Různou polohou ramen těchto semaforů se daly znázornit opticky číslice a písmena a z nich sestavit předávanou zprávu.

Obrázek 12 Abecední znaky optického telegrafu podle soustavy bratří Chappeových.

Obrázek 13¨Jeden z prvních Chappeových telegrafů instalovaných na střeše Louvru.

1800

Bohatí Evropané stavějí skleníky a využívají slunce k jejich ohřívání.

1814

Bohatost slunečního spektra.

Bavorský optik Joseph Fraunhofer (1787 – 1826) objevil četné nové tmavé sluneční pruhy ve spektru světla. Tyto pruhy si sice již roku 1802 zaregistroval britský fyzik William Hyde Wollaston; tenkrát však rychle upadly v zapomnění.

Obrázek 14 Německý badatel Joseph Fraunhofer

Obrázek 15 Spektrum slunečního světla, které Fraunhofer sám nakreslil a vybarvil. Pečlivě vkreslil i spektrální linie.

1830

Astronom Sir John Herschel užívá sluneční vařič k vaření jídla při jeho expedici v Jižní Africe.

1839

Dotieren Francouzský vědec Alexander Edmund Becquerel (1788 – 1878 ) pozoruje fotoelektrický jev (fotoefekt), jev, při němž vzájemným působením elektromagnetického záření a látky dochází k pohlcování fotonů a k uvolňování elektronů. Při vnějším fotoelektrickém jevu vystupují elektrony z látky (fotoemise), při vnitřním fotoelektrickém jevu přecházejí elektrony na vyšší energetickou hladinu; v polovodičích vznikají volné elektrické náboje (fotovodivost). Při hradlovém fotoelektrickém jevu vznikají elektromotorické síly v okolí polovodičového přechodu PN.

Obrázek 16 Princip fotovoltaického jevu

1861

Francouzský vědec Augustin Bernard Mouchot (1825-1912) patentuje solární motor.

1866

Augustin Bernard Mouchot uvedl do chodu první solární parní stroj.

Pulse para cargar la imagen s

Obrázek 17 První solární parní stroj

1869

Vyšla kniha Sluneční teplo a jeho průmyslové aplikace od Augustina Bernarda Mouchota. Napsal: „Asi ještě lákavější je myšlenka, že by bylo možno pomocí slunečního tepla štěpit vodu a získávat vodík a kyslík uchovávat v oddělených nádobách. Neboť, když se tyto plyny opět sloučí vznikne, jak známo, množství tepla, které by bylo lidstvu k dispozici. Kromě toho by bylo možno použit vodík k osvětlování a levně získaný kyslík by vyplnil jeho již dlouho pociťovaný nedostatek.“

1870

Augustin Bernard Mouchot používá solární sporáky, sluneční vodní čerpadla pro zavlažování, a taky vodu destiluje (v této době je nejvíce rozšířené použití sluneční energie).

Obrázek 18 Solární vařič

Pulse para cargar la imagen Obrázek 19 „Zázračné“ solární zařízení od Augustin Bernard Mouchot

1872

Sluneční energie v bezoblačné krajině severního Chile se použila k získávání pitné vody destilací slané vody. Bylo třeba využít plochy půdy asi 4 700 m², aby byla pokryta spotřeba sladké vody pro místní důl. S denní produkcí asi 23 tun pitné vody za den zůstalo toto ojedinělé zařízení v provozu 40 let, až do konce činnosti dolu.

Podle konstrukce anglického inženýra Charlese Wilsona bylo v Las Salinas postaveno solární zařízení na odsolování vody.

Zařízení nezpracovávalo mořskou vodu, ačkoliv by to bylo technicky možné. Bylo napájeno říční vodou, která však rovněž obsahoval mnohé soli, takže se dala používat pouze jako voda užitková.

Wilson použil 64 plochých nádrží, které byly přikryty nakloněnými skleněnými deskami. Do nádrží se přiváděla surová voda (neupravená). Ta se vypařovala a kondenzovala na spodní straně skleněných desek, ochlazovaných okolním vzduchem.

Chlazení se dalo zvýšit tím, že se desky omývaly u horní strany vodou, která z nich také odstraňovala prach. Na spodní straně desek se kondenzovala pára z vody v nádržích – v podstatě destilovaná voda – a stékala k nižšímu okraji desek; odtud pak odtékala do žlabů, které vedly podél nádrží. Zařízení dávalo při slunečním počasí, které je v této oblasti běžné, denně 19 000 litrů vody. Soli z přiváděné vody se usazovaly v nádržích a musely se čas od času odstraňovat.

1873

Anglický elektrotechnický inženýr Willoughby Smith a jeho spolupracovník May objevili vlastnost selenu měnit při osvětlení elektrický odpor, objevil jej Valencii elektrický sluneční článek (selenovou buňku). Selen se používá ve fotočláncích (elektrická vodivost selenu závisí na osvětlení).

Charles Fritts vyrobil první fotovoltaický článek ze selenu. Již tehdy předpověděl, že budovy budou v budoucnosti pokryty fotovoltaickými články na výrobu elektřiny.

1874

August MOUCHOT, francouzský inženýr, koncentroval sluneční energii do kotle, který generoval páru, a ta vyrobila 1/2 koňské síly. Tento motor se používal pro čerpání vody v Alžírsku.

Heliograf

Sloužil na podávání zpráv. Podávaly se slunečním telegrafem. Dorozumívaní s ním bylo možno na značné vzdálenosti. Na tyči zabodnuté do země je plechový pás, na koncích zahnutý a vyříznutý. Ve výřezech se otáčejí zrcátka. Jsou dvě, aby jimi bylo možno zachycovat sluneční světlo z různých stran. Světlo se odráží směrem k příjemci. Vysílá se Morseova abeceda tak, že vysílací zrcátka zakrýváme a odkrýváme. Příjemce uvidí kratší nebo delší světelné záblesky.

Obrázek 20 Heliograf na komunikaci pomoci Morseovi abecedy

1878

Mouchotův solární parní stroj byl opět uveden do chodu teprve u příležitosti světové výstavy v Paříži. Fokusace slunečního záření bylo dosaženo pomocí parabolického zrcadla s plochou 20 m².

Obrázek 21 Mouchotův solární parní stroj na Pařížské výstavě v roce 1878.

Pozn.: vynálezce popsal událost slovy: „Dne 2. září pracoval aparát poprvé na Trocadéru. Během 30 minut uvedl do varu 70 l vody, manometr ukazoval, navzdory několika netěsnostem, ještě tlak 6 atmosfér.“

1880

Inženýr John Ericsson, "první americký solární vědec," vyvíjí sluncem poháněné motory pro lodě.

1883

Nová měření teploty Slunce

Samuel Pierpoint Langley z USA vynalezl roku 1881 bolometr, což je zařízení k měření velmi nízkých teplot a energie světelného i jiného záření na základě změny odporu čistých kovů v závislosti na teplotě. Umožňuje i měření infračerveného záření. S jeho pomocí stanovil hodnotu solární konstanty jako 3 kalorie (což je nesprávný údaj). Z toho to pochybného údaje však odvodil poměrně přesně povrchovou teplotu Slunce jako 6 427°C (1838). Zjistil dále, že energie slunečního záření je v oblasti spektra rozložena nerovnoměrně.

1887

Parabolický sluneční sběrač užívaný pro soustředění sluneční energii pro běžící parní stroj, který poháněl tiskařský lis.

1891

Baltimore inventor Clarence Kemp, "opravdový otec sluneční energie v USA.," první patenty komerční Climax Solar Water Heater.

1892

Vynálezce Aubrey Eneas založil společnost Solar motor v Bostonu, která projektuje sluneční motory, jenž nahrazují parní stroje poháněné uhlím nebo dřevem.

1897

Nově upravené ohřívače vody se používají v 30% domech v Pasadeně.

20. století

Počátek 20. století

První pokusy s akumulací solární energie. Např. J. A. Herrington fokusoval v Novém Mexiku sluneční záření parabolickým zrcadlem a vyráběl tak páru pro parní stroj. Tento stroj poháněl čerpadlo, které naplňovalo zásobník na asi 19 000 l vody, který byl ve výšce 6 m nad zemí. Takto uchovaná energie byla potom použita k pohonu vodní turbíny s připojeným generátorem, který mohl vyrábět elektrickou energii nezávisle na slunečním záření. Tak byla realizována první akumulace sluneční energie na světě.

V první polovině našeho století ustoupila výzkumná aktivita na poli využití sluneční energie do pozadí. Příčinou této stagnace byla v první řadě ta okolnost, že sluneční energie nemohla v hospodářském ohledu konkurovat fosilním palivům.

1901

V Severní Pasadeně pomocí parabolického zrcadla docílen výkon 4,5 ks (1 ks = 735,5 W) za pomocí solárního parního stroje.

A.G. Eneas zkonstruoval sluneční motor k čerpaní vody pro zavlažování v Arizoně. Arizonská republika, Phoenix noviny, přinesly tento článek 14. února, 1901, " jedinečný rys slunečního motoru je, že používá teplo slunce k produkování páry. Protože nepotřebuje "žádné palivo", je levnější než jakýkoliv jiný zdroj, který vyžaduje palivo, šetření způsobené tímto zařízením je evidentní. Sluneční paprsky ohřívaly vodu v kotli, aby se produkovala pára, zbytek procesu je důvěrně známý - operace sdružený motor a odstředivé čerpadlo.

Odrazové zrcadlo se trochu podobá obrovskému deštníku, který je otevřený a obrácený naruby pod takovým úhlem, který umožňuje přijmout plný účinek slunečních paprsků. Ohřívač, který je třináct stop a šest palců dlouhý, má střed ohniska, kde je zrcadlem slunce soustředěno. Jestliže dosáhneme dlouhou tyčí nahoru ke kotli, tak se tam ihned začne voda vařit a za několik sekund je z ní pára. Z kotle vede ohebná kovová trubka, která dodává páru pro běh motoru. Odrazové zrcadlo je třicettři a polovinu stopy v průměru ve vrcholu a patnáct stop na dně. Celkem je jeho vzhled dost uhlazený a zrcadla září do okolí."

1902 až 1908

Dosáhli H. E. Willsie aj. Boyle v St Louis výkonu mezi 6 a 20 ks pomocí solárního parního stroje.

1908

Los Angeles: Společnost Carnegie Steel vynalezla moderní typ slunečního kolektoru, kterým šlo pokrýt střechy domů.

1907 až 1911

Vyvinul F. Shuman v blízkosti Philadelphie parní stroj poháněný sluneční energií s výkony mnoha ks, s jehož pomocí byla čerpána voda. Nebyla použita akumulace energie.

1912 až 1915

V Egyptě F. Shuman s C. V. Boysem projektují zařízení na využití slunce ke generování 60 koňských sil výkonného solárního motoru, sloužícího k zavlažování. Voda se čerpala z Nilu. K fokusaci sluneční energie postavili 220 stop dlouhý parabolický sběrač. Podobný sběrač se používá dodnes.

1920

Místa vzniku slunečního průmyslu v USA jsou Kalifornie a Florida.

1936

Americký astrofyzik Charles Greeley Abbott vynalezne solární ohřívač teplé užitkové vody „bojler“.

Speicher

Obrázek 22 Solární ohřívač vody (výměník) „bojler“

1939

Novodobý pokus o vytápění domů pomocí sluneční energie začal s modelem domu postaveném v MIT. U tohoto domu se používá pasivní i aktivní využití slunce. Využívání solární energie není mladý obor a je odzkoušená technologie. Citaci Sira George Porter, "Kdyby sluneční paprsky byly bojová technika, využívali bychom aktivně sluneční energii o sto let dříve."

Heizungsunterstützung Obrázek 23 Vytápění rodinného domku s aktivním solárním systémem

Passive Solarenergienutzung

Obrázek 24 Princip pasivního solárního systému

1941

Přibližně 60 000 slunečních ohřívačů vody se používá na Floridě.

1940 až 1950

F. Moereo vyvinul v Taškentu řadu parních strojů poháněných sluneční energií.

1950

Architekt Frank Bridgers projektuje kancelářskou budovy, která je vyhřívána sluneční energií. Je to první budova, která využívá slunečního záření.

Levný zemní plyn se stává primárním palivem pro topení a díky tomu dochází k úpadku ve vývoji solárních zařízení.

1954

Počátek solárních článků (fotovoltaické).

První křemíkový fotovoltaický článek, který měl účinnost 6 %, byl vyroben Fullerem, Pearsonem a Chapinem v Bellových laboratořích v USA

1958

První telefon mající solární zesilovač instalovaný v Americus, Georgie.

1958

První fotovoltaické články jsou vyslány do kosmu na družici Vanguard.

Konec 50. let

Rozsáhlé použití solárních článků v kosmickém průmyslu pro satelity.

Obrázek 25 Družice s fotovoltaickými články

1960

Průmyslová výroba fotovoltaických článků a slunečních ohřívačů vody u některých solárních společností v USA.

Dovoz ropy do USA překonavá 50 %.

Solární fotovoltaické články měly cenu 1 000 $/Watt.

1968

Projekt sluneční elektrárny na družici

Peter E. Glaser, který vedl americkou Arthur D. Little Incorporation, vystoupil s plány na solární elektrárnu obíhající kolem Země. Tři podniky v USA (Grumman, Textron a Rayheon) zahájily základní technické výzkumy na tomto mamutím projektu. Glaser vysvětlil svůj projekt takto: Všechny pozemské způsoby využívání sluneční energie narážejí na základní hranice. Jsou vázány na nezměnitelné a věčné skutečnosti, jakými jsou střídání dne a noci, oblaka plující po obloze a zakrývající Slunce a škody na slunečních zrcadlech způsobené atmosférickou korozí. Najděte místo, kde Slunce nepřetržitě září a kde nejsou mraky ani střídání počasí a budete mít konečné řešení. Takové místo existuje. Leží na oběžné dráze 36 000 km nad zemským povrchem. Neboť tam potřebujeme jen asi třetinu plochy stejného množství slunečního paprsků jako ve slunné Arizoně. Na družici jsou fotočlánky. Vyrobený proud poteče do mikrovlnných generátorů tvořících součást přenosové antény, která usměrní svazek mikrovln na zem. Budou tak „měkké“, že jimi dokonce budou moci prolétávat letadla. Na zemi pak přijímací anténa bezpečně přemění paprsek zpět ve využitelný elektrický výkon. Typické satelity tohoto druhu mohou mít „sluneční plachtu“ o rozměrech 4,3 km x 11,7 km a tloušťce 193 metrů, v jejímž středu bude kruhová anténa o průměru 1 km vyzařovat k Zemi energii „sbalenou“ do svazku mikrovln. Podle Glasera budou tyto elektrárny schopny dodávat 5 až 15 tisíc megawattů.

Obrázek 26 Glaserova představa geostacionární energetické družice, která má elektrický proud získaný ze slunečního světla posílat na Zemi pomocí mikrovln.

1969

Sluneční pec pro tavení oceli

V horské vesničce Odeillo ve francouzských Pyrenejích byla do provozu uvedena největší a nejvýkonnější sluncem vytápěná tavící pec světa. Zařízení slouží účelům vědeckého výzkumu materiálů. Jeho úkolem je dosahovat nejvyšších tavicích teplot (asi 3800°C), aniž se materiály během tavení znečistí, jako se to děje při většině ostatních tavicích postupů.

Sluneční pec v Odeillo ve francouzských Pyrenejích Technické nároky na tuto pec byly nadmíru vysoké. Do stupňovitě vystupující konstrukce bylo postupně namontováno 63 zrcadel, každé o ploše 30 m² tak, aby se každé z nich dalo pomoci počítače vést za Sluncem. Tyto desky s povrchovou reflexní vrstvou odrážejí sluneční paprsky na parabolické zrcadlo o ploše 2000 m², tvořené pokrytím jedné ze stěn kancelářské a laboratorní budovy vysoké zhruba 43 metrů. Duté zrcadlo sestává z 8570 prvků, které soustřeďují na ně vržené sluneční světlo na vlastní sluneční pec v malé věžovité budově. Když je potřeba celé zařízení (které pracuje jen během trvání každého experimentu) vypnout z činnosti, provede se to prostým pootočením heliostarů (tj. počítačových řízených plochých zrcadel) tak, aby se jimi odražená sluneční paprsky odklonily mimo parabolické zrcadlo.

Na energii extrémně bohatý svazek světelných a tepelných paprsků, dopadajících na pec, dokáže např. během jediné minuty protavit 30 cm velký otvor do ocelové desky o centimetrové tloušťce.

1970

Národní solární výzkumná laboratoř vytvořena v USA.

1973

Energie je nedostatek na ropu je embargo. Dochází ke všeobecnému zájmu o využití sluneční energie.

Ishaq Shahryar a dva vědci ze Spectrolabu vyvinou solární elektrický článek s nižší cenou; cena se sníží na $30/Watt.

V USA se zrodil první „sluneční“ dům na světě.

Universita v Delaware postavila podle plánů K. W. Boera první dům, jehož potřebu energie kryje Slunce („sluneční dům“ – Obrázek 28 ). Za slunných dnů se tu prostřednictvím střešních kolektorů shromažďují v elektrických a tepelných bateriích domu zásoby pro příští noc a pro deštivá období. Klimatizační zařízení a všechny elektrické přístroje v tomto rodinném domku o ploše 130 m² pracují na sluneční energii. Pouze za špatného počasí musí vypomáhat elektrárny. Z celkové spotřeby energie připadá 80 % na energii sluneční.

1974

Florida - ustanoveno současné největší státní solární středisko (FSEC).

1975

Obrázek 29 Model „sluneční farmy“ plánované roku 1973 pro tepelnou elektrárnu v Arizoně; na ploše zhruba jednoho km² měly být nastavěny husté řady slunečních kolektorů – zde jsou to vodou protékané na povrchu začerněné panely.

Obrázek 30 Solární ostrovní elektrárna podle Laingova projektu využívá sluneční teplo, mořskou vodu k chlazení a podmořský dóm jako zásobník tepla.

1976

Shahryar zakládá společnost Solec internacional, první společnost, která komercializovala úplně rozvodnou síť na PV.

1977

Prezident Jimmy Carter instaluje sluneční kolektory na WhiteHouse a podněcuje občany pro sluneční energetické systémy.

1979

Druhé ropné embargo v USA; sluneční obchodní sdružení (Solar Energy Industries Association - sluneční energie průmyslová odvětví asociace) ustanoveno ve Washingtonu.

1980

Konec energetické krize. Energy Security Act uzavře národní solární výzkumné programy. Pasivní využívání sluneční energie ve stavebnictví se začíná uplatňovat.

1980

USA vláda a soukromý průmysl napomáhá několika tisíc Navaho a Hopi indiánům v Arizoně a New Mexico. Dodávají jim pasivní sluneční domy s fotovoltaickými články.

1981

Solar Challenger byl prvním letadlem poháněným sluneční energií. Slouží od roku 1981 k dopravě přes Lamanšský průliv. Cesta dlouhá 290 km trvá 5 a půl hodiny

Obrázek 31 Solar Challenger

1982

Do průmyslové výroby se dostává vakuový solární kolektor. V prvopočátku je jeho cena značně vysoká.

Obrázek 32 Princip vakuového solárního kolektoru

1983

Zkušební solární elektrárny dodávají do sítě proud:

Na ostrově Pellworm v Severním moři byla uvedena do provozu první německá solární elektrárna. Stala se současně i největším zařízením k využívání solární energie v Evropě.

Od ostatních elektráren – vzniklo jich v 80. letech v šesti zemích 10 s výkonem od 30 do 100 kW – se elektrárna na ostrově Pellworm odlišuje tím, že nepracuje na principu hromadění tepelné sluneční energie, nýbrž v křemíkových článcích přímo mění světelnou energii v elektřinu.

Toto solární zařízení v Severním moři stálo 11 milionů DM a bylo převážně financováno z prostředků EHS. Pokrývá plochu dvou fotbalových hřišť a dodává maximálně 300 kW, což vystačí na zásobování místního lázeňského střediska.

Zařízení však zatím nemůže prokázat, že takové využívání sluneční energie je hospodárné, ba ani to, že jde o formu energie, která životnímu prostředí neškodí. Potřeba příliš velké plochy je totiž v nepříznivé relaci k dodávanému výkonu. Aby se dosáhlo dobré hospodárnosti, musely by náklady na fotoelektrické měniče energie klesnout dvacetkrát až třicetkrát, s čímž by se dalo eventuelně počítat až v první polovině 21. století. O nic lépe na tom nejsou ani solárně-termické elektrárny, které již pracují ve Španělsku nebo na Sicílii.

Obrázek 33100 kW zařízení s fokusačními parabolickými kolektory v Sulai-biyahu (Kuvajt), které dodávají energii k odsolování mořské vody.

Obrázek 34 Zařízení Plataforma Solar u Almerie v jižním Španělsku, postavené jako zkušební zařízení pro solární elektrárnu

Obrázek 35 Solární vesnice v Indonésii; projekt Spolkové republiky německo pro rozvojové země

1989

Elektrárna na poušti

Americká firma LUZ instalovala v Mohavské poušti v Kalifornii první sluneční elektrárnu. Sluneční paprsky se zachycují zařízením s parabolickým profilem, která mají zrcadlový povrch. Přesně v ohnisku parabolického zrcadla leží potrubí, jímž protéká olej. Olej zahřátý slunečním teplem potom přechází do kotelny, kde se jeho tepelná energie využívá na výrobu páry, která pohání turbíny elektrárny.

Tato sluneční elektrárna byla postavena v průběhu devíti měsíců, přičemž stavby tradiční elektrárny trvá 6 –12 let. Cena vyrobené elektrické energie je v současnosti 23 centů za kilowatthodinu, ale předpokládá se její snížení na 10 centů. S výstavbou slunečních elektráren začala nová doba energetiky.

Obrázek 36 Olej, který použila firma LUZ ve slunečních elektrárnách, má větší schopnost udržet teplotu než voda. (****žlaby****)

1990

Tokio má přibližně 1.5 milionu budov se slunečnými ohřívači vody (více než v celém USA); v Izraeli užívá sluneční vodní topení přibližně 30 procent staveb a všechny nové domy mají požadavek, aby byl instalován solární vodní topný systém.

Řecko, Austrálie a několik dalších zemí má náskok před USA ve využití sluneční energie.