Ηλιακή ενέργεια ως πιθανή λύση για την υπερθέρμανση του πλανήτη και την ασφάλεια τροφίμων-νερού-ενέργειας
Η κλιματική αλλαγή αποτελεί σοβαρή απειλή για τη ζωή στον πλανήτη. Η ενέργεια και οι συναφείς τομείς είναι οι κύριοι παράγοντες που συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη και στην κλιματική αλλαγή, μαζί με τις μεταφορές. Σύμφωνα με μια έκθεση έρευνας που δημοσιεύτηκε στο Business Insider , ακόμα κι αν ολόκληρος ο πλανήτης είναι καλυμμένος με δέντρα αυτή τη στιγμή, δεν θα είναι αρκετό να καταναλωθεί ο συνολικός άνθρακας από την ατμόσφαιρα, ο οποίος με τη σειρά του θα ξεπεράσει το όριο των 2 °C που ορίζεται σύμφωνα με τη συμφωνία του Παρισιού για την προστασία του κόσμου από καταστροφές . Στην επιφάνεια της Γης υπάρχει διαθέσιμη άφθονη ποσότητα ηλιακής ενέργειας, η οποία, εάν αξιοποιηθεί αποτελεσματικά με τη βοήθεια τεχνολογιών, θα μπορούσε να βοηθήσει στην κάλυψη της παγκόσμιας ενεργειακής ζήτησης με το λιγότερο αποτύπωμα άνθρακα, που είναι η ανάγκη της ώρας.
Η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία στην ανώτερη ατμόσφαιρα είναι 174.000 τεραβάτ (TW), στα οποία περίπου το 70% απορροφάται από την ατμόσφαιρα, τα εδάφη και τον ωκεανό που περικλείει τη Γη. Λαμβάνοντας υπόψη τις ηλιακές ροές με τη μορφή εισερχόμενης και ανακλώμενης ακτινοβολίας, συνολικά 122.000 τεραβάτ (TW) ενέργειας είναι διαθέσιμα στην ατμόσφαιρα για παραγωγή ενέργειας, ενώ η συνολική παγκόσμια ενεργειακή ζήτηση κατά το οικονομικό έτος 2016 ήταν 21,73 TW και αναμένεται να αυξηθεί σε 26,78 TW έως το 2040. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω γεγονότα, το ίδρυμα Desertec δήλωσε ότι, «Μέσα σε έξι ώρες οι έρημοι λαμβάνουν περισσότερη ενέργεια από τον ήλιο από ό,τι η ανθρωπότητα καταναλώνει μέσα σε ένα χρόνο». Ωστόσο, η ηλιακή βιομηχανία λειτουργεί με παραδοσιακές τεχνολογίες που αντιμετωπίζουν σοβαρή οπισθοδρόμηση λόγω της αναποτελεσματικότητας στη μεταφορά θερμότητας, τη μετάδοση ισχύος και τον περιορισμό των μέσων αποθήκευσης ενέργειας. Προκειμένου να καλυφθούν οι αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες της παρούσας και των μελλοντικών γενεών, απαιτούνται αποδοτικές τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας και μεταφοράς θερμότητας.
Λαμβάνοντας υπόψη τη συνεργασία του GCC και τον ενεργειακό κόμβο της περιοχής MENA στον κόσμο, μπορεί να συναχθεί ότι αυτές οι περιοχές είναι πλήρως εξοπλισμένες με ηλιακούς πόρους, οι οποίοι, εάν αξιοποιηθούν σωστά μέσω προηγμένων και αποτελεσματικών τεχνολογιών μεταφοράς θερμότητας, αποθήκευσης ενέργειας και μετάδοσης ενέργειας, θα είναι σε θέση να να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις όλου του κόσμου. Επίσης, αυτό το παγκόσμιο δίκτυο μεταφοράς ενέργειας θα φέρει σταθερότητα και ευημερία στις παγκόσμιες οικονομίες. Οι ηλιακές τεχνολογίες σε συνδυασμό με τα συστήματα αφαλάτωσης και παραγωγής τροφίμων θα εξασφαλίσουν ασφάλεια τροφίμων-νερού-ενέργειας για ολόκληρο τον κόσμο με βιώσιμο τρόπο.
Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά γνώρισαν επανάσταση την περασμένη δεκαετία, και μια εφαρμογή ευρείας κλίμακας οδήγησε τους PPA έως και 0,025 USD ανά kWh. Η συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια (CSP) από την άλλη, προσφέρει πιο ευέλικτες επιλογές παραγωγής και τροφοδοσίας ενέργειας σε σύγκριση με την ισχύ από ηλιακά φωτοβολταϊκά. Οι PPA από το CSP έχουν επίσης σημειώσει σημαντική πτώση. Ο χαμηλότερος PPA που υπογράφηκε για το εργοστάσιο CSP ήταν σχεδόν 0,073 USD ανά kWh. Επίσης, με προηγμένες τεχνολογίες κατασκευής, τα αποτελεσματικά μέσα μεταφοράς θερμότητας και αποθήκευσης ενέργειας μαζί με την εξοικονόμηση ενέργειας λόγω της νανοτεχνολογίας μπορεί να βοηθήσουν στη σημαντική μείωση του CAPEX και συνεπώς και των PPA. Η νανοτεχνολογία, από την άλλη πλευρά, αλλάζει τη ζωή σε ολόκληρο τον πλανήτη και πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον για αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας και αποθήκευση ενέργειας. Έρευνες σε ηλιακούς συλλέκτες χαμηλής θερμοκρασίας έχουν δείξει αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας καθώς και επιδόσεις εξοικονόμησης ενέργειας και χρημάτων.
Υποθέτοντας ότι παρόμοια αποτελέσματα εμφανίζονται από υψηλή θερμοκρασία και πίεση, οι ηλιακοί συλλέκτες και τα νανορευστά (μηχανική εναιώρηση νανοσωματιδίων σε βασικά ρευστά) μπορεί να αλλάξουν την πορεία του μέλλοντος και ο ανθρώπινος πολιτισμός μπορεί να δει μια επανάσταση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που θα εκπληρώσει την ασφάλεια τροφίμων-νερού-ενέργειας, ταυτόχρονα μετριασμός της κλιματικής αλλαγής και της υπερθέρμανσης του πλανήτη και των συνεπειών τους.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Critical review of solar thermal resources in GCC and application of nanofluids για την ανάπτυξη αποδοτικών και οικονομικά αποδοτικών τεχνολογιών CSP, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Renewable and Sustainable Energy Reviews. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Tejvir Singh, Muataz Ali Atieh Hussien, Tareq Al-Ansari και Gordon McKay από το Hamad Bin Khalifa University και Khaled Saoud από το Comonwealth University της Βιρτζίνια.
