ინოვაცია მზის ენერგიის გარდაქმნაში

წლების მანძილზე, მზის გამოსხივების ელექტროენერგიად გადაქცევის მეთოდთან, ეგრეთ წოდებულ, ფოტოელექტრულ სისტემასთან დაკავშირებული მაღალი ხარჯები ნიშნავდა, რომ მასზე მხოლოდ მდიდრებს მიუწვდებოდათ ხელი. თუმცა, ფასი მზის ენერგიაზე მუდმივად ეცემა, რაც, შესაძლოა, გადამწყვეტი ფაქტორი აღმოჩნდეს: ფოტოელექტრული პანელების მონტაჟის მაჩვენებელმა შეერთებულ შტატებში მხოლოდ 2011 წელს 31 პროცენტით მოიმატა. ამ პანელების დიდი ნაწილი საშუალო შემოსავლიან ამერიკელთა სახლებში მოხვდა.

ბაზარზე არსებული მზის თერმული სისტემებით ცხელი წყლის მიწოდების თერმული ტექნოლოგიები, ამჟამად ეფექტური და საიმედოა, უზრუნველყოფენ რა მზის ენერგიას გამოყენებას ისეთი ფართო სპექტრისთვის, როგორიცაა საყოფაცხოვრებო ცხელი წყლის და სივრცის გათბობის სისტემები კომერციულ თუ საყოფაცხოვრებო შენობებში, ხელს უწყობენ რაიონის ცენტრალიზებულ გათბობას, მზის ენერგიით გაგრილებას, საწარმოო პროცესის გათბობას, წყლის გაუმარილებას, საცურაო აუზების გათბობას და მზის ენერგიით ჰაერის კონდიცირებას.

მზის ენერგიის ტექნოლოგიები იყენებენ მზის ენერგიას და განათებას, სითბოს, განათების, ცხელი წყლის, ელექტროობისა და გაგრილების უზრუნველყოფისთვისაც კი, სახლების, ბიზნესის და ინდუსტრიული დანიშნულების ადგილებისთვის. მზის ენერგიით სარგებლობს მრავალი ტექნოლოგია, მათ შორის: ფოტოელექტრული სისტემები – ელექტრობას პირდაპირ მზის სინათლიდან აწარმოებენ; მზის თერმული წყალი – წყლის გაცხელება მზის ენერგიით; მზის ენერგიით პასიური გაცხელება და დღის სინათლე – მზის ენერგიის გამოყენება შენობების გასათბობად და განათებისთვის; მზის ენერგიით სივრცის გათბობა და გაგრილება – მზის სითბოს ინდუსტრიული და კომერციული დანიშნულებით გამოყენება.

მზის ელექტროენერგიის და სითბოს ძირითადი უპირატესობები: იმპორტირებულ საწვავებზე დამოკიდებულების შემცირება; ენერგომომარაგების ნაირსახეობის გაუმჯობესება; დეფიციტური ბუნებრივი რესურსების დაზოგვა; CO2-ის გამოყოფის ძემცირება ძალზედ დაბალი ხარჯების საფუძველზე; ურბანული დაბინძურების შემცირება; დამტკიცებული და საიმედო ენერგო წყარო; უშრეტი და მყისიერი წყარო და ადგილობრივი დასაქმება და ადგილობრივი ეკონომიკიდ სტიმულირება.
მზის ენერგია უფასოა, მაგრამ ეს იმას არ ნიშნავს, რომ ის უნდა გავფლანგოთ.

მიუხედავად ამისა, დღეს ბაზარზე არსებული მზის ენერგიის გარდამქმნელი მოწყობილობების საუკეთესო ნაწილი, მზის იმ სინათლის მხოლოდ მეოთხედს გარდაქმნის ენერგიად, რაც მასში გადის. მართალია, ბოლო წლების განმავლობაში ამ მხრივ დიდი პროგრესია მიღწეული და მისი წარმოება-გამოყენებაც ნელ-ნელა უკვე იაფი ხდება, მაგრამ მეცნიერები აქტიურად მუშაობენ იმაზე, რომ ჩაანაცვლონ ეს მოწყობილობები ფუნდამენტალურად განსხვავებული, ბევრად უკეთესი და ეფექტიანი მოწყობილობებით.

ილიონოისის უნივერსიტეტის პროექტი ამ მიმართულებით ერთ-ერთი ყველაზე წარმატებულია. ჯონ როჯერსის ხელმძღვანელობით წარმოებული მექანიზმი, ბევრად უკეთესია დღევანდელ ტექნოლოგიებზე, ილინოისის უნივერსიტეტში შექმნილი პორტატული მოწყობილობა მასში გატარებული სინათლის 42.5%-ს გარდაქმნის ენერგიად. პროექტის ავტორების მასზე მუშაობას აგრძელებენ და იმედოვნებენ, რომ მიაღწევენ ეფექტიანობის 50%-იან მაჩვენებელს.

მზის ბატარეას შეუძლია საცხოვრებელი თუ სხვა სახის ფართი მოამარაგს საჭირო ელექტრო ენერგიით. თუმცა მზის პანელი ძვირი ღირს, ტრადიციულად, მათი მოქმედების ვადა დაახლოებით 40 წელია. მზის პანელები შედგება უჯრედებისგან, რომლებიც მზის ენერგიას გარდაქმნიან ელექტროენერგიად. მზის ენერგიის პანელები კეთდება ნახევრადგამტარი მატერიისგან, რომელიც შეიცავს მეტწილად სილიკონის ატომებს. პანელები შედგება სილიკონის ორი ფენისგან. ერთი მათგანი შეიცავს ატომებს, რომელთაც ზედმეტი ელექტრონები აქვთ, ხოლო მეორე ფენაში პირიქით, არიან ატომები, რომელთაც ელექტრონები აკლიათ. ეს ორი ფენა გაყოფილია ერთმანეთისგან ელექტრული ველით. როდესაც ფოტონი ამ ფენებს ხვდება, ის ათავისუფლებს ელექტრონებს. დადებითად დამუხტული ფენიდან ელექტრონები მარტივად გადანაცვლდებიან უარყოფითად დამუხტულ ფენაში, მაგრამ არა პირიქით. შედეგად, უარყოფითად დამუხტულ ფენაში თავისუფალი ელექტრონები გროვდება. მას მიერთებული აქვს ლითონის მავთული, რომლითაც დენი მიდის უკვე ელექტრულ ხელსაწყოებში და მათი გავლით ბრუნდება უკან დადებით ფენაში. მზის პანელში წარმოუქმნება მუდმივი დენი, სანამ მისი გამოყენება შესაძლებელი იქნება, იგი გარდაიყვანება ცვლად დენად. შეძლებენ თუ არა მეცნიერები უფრო ეფექტიანი მექანიზმების შემუშავებას, მალე გამოჩნდება, როჯერსის ხელმძღვანელობით წარმოებული მექნიზმი უკვე ტესტირების ეტაპზეა.

საქართველოს გეოგრაფიული მდებარეობის გათვალისწინებით, მზის ეფექტური და ხანგრძლივი გამოსხივება საკმაოდ მაღალია. საქართველოს უმეტეს რაიონებში მზის ნათების წლიური ხანგრძლიობა 250-დან 280 დღემდე მერყეობს, რაც წელიწადში დღის ხანგრძლივობის მიხედვით, დაახლოვებით 1900-2200 საათს შეადგენს.

საქართველოს ტერიტორიაზე მზის წლიური ჯამური რადიაცია რეგიონების მიხედვით მერყეობს 1250-1800 კვტ.სთ/მ2 დიაპაზონში, ხოლო მზის საშუალო რადიაცია უტოლდება 4,2 კვტ.სთ/მ2 დღეში.მზის ენერგიის სრული წლიური პოტენციალი საქართველოში შეფასებულია 108 მვტ-ით, რაც წლიურად 34 ათასი ტ.პირობითი სათბობის ექვივალენტურია. უნდა აღინიშნოს, რომ აღმოსავლეთი საქართველო გაცილებით მზიანია, ვიდრე დასავლეთი.

გასული საუკუნის ბოლო წლებში საქართველოში ფართოდ გავრცელდა მზის ენერგიით თბომომარაგების სისტემები. მზის ენერგია საქართველოში შესაძლებლობას იძლევა მივიღოთ 40-500C ტემპერატურის წყალი. საქართველოს პირობებში, მთაგორიან ადგილებში მდებარე, ძნელად მისასვლელი და მცირედ დასახლებული სოფლების, გეოლოგიური პარტიების, მწყემსების, სამთომადნო სამუშაოების, სამხედრო-საველე პირობების, კავშირგაბმულობის (სატელეკომუნიკაციო) სარეტრანსლაციო სადგურების, საავარიო სიტუაციების ენერგიით მომარაგების ოპტიმალურ ვარიანტს წარმოადგენს მზის ენერგიის გარდამქმნელები.

ინდოეთის მთავრობამ მიიღო განკარგულება, რომლის თნახმადაც მოხდება სახელმწიფო საკუთრებაში არსებული ექვსი საწარმოს შერწყმა და მათ ერთ კომპანიად ჩამოყალიბება. მისი კაპიტალი მიაღწევს 4.4 მლრდ დოლარს. სწორედ ეს ახალი კომპანია ააშენებს მზის უდიდეს ელექტროსადგურს მსოფლიოში, რომელიც განთავსებული იქნება ქვეყნის ჩრდილოეთით. ალტერნატიული ენერგიის გამოყენებით ამჟამად მსოფლიოს ლიდერები არიან აშშ, იაპონია და ჩინეთი. როგორც ჩანს ინდოეთის ხელისუფლებამ გადაწყვიტა შეუერთდეს მათ რიგებს და კონკურენცია გაუწიოს მათ მოცემულ სეგმენტში. მზის ელექტროსადგურის მშენებლობა გაგრძელდება 7 წელი. ელექტროსადგურის საპროექტო სიმძლავრე იქნება 4000 მგვტ. ელექტროსადგურის ასაშენებლად საჭიროა 77 კმ2 (7700 ჰექტარი) მიწის ფართობი. წინასწარი ინფორმაციით, ექსპლუატაციის 25 წლის განმავლობაში, ელექტროსადგური გამოიმუშავებს 6.4 მლრდ კვტ.სთ-ს წელიწადში, რაც საშუალებას იძლევა შემცირებული იქნას ნახშირორჟანგის ემისია გარემოში 4 მილიონი ტონით.