Obnovljivi izvori energije: Zaboravljeni "motor na solarni pogon" iz 20. veka

Rane 1900-te su bile doba uglja i gvožđa.

Industrija je bila bučna i prljava, a izbacivala je dim od zapaljenog uglja nadaleko i naširoko.

U Filadelfiji, jednoj od žarišta industrije na istočnoj obali SAD, stvari su već postale nepodnošljive.

Gradske vlasti su sastavile regulativu za čistiji vazduh 1904, nekih 50 godina pre državnog Zakona o zagađenju vazduha iz 1955.

Ograničena je količina dima u ocacima i na otvorenom prostoru, a gradska vlast je kažnjavala one koji su ispuštali isparenja "određenog stepena tame".

U ovaj svet je zakoračio američki pronalazač sa jednostavnim planom - da iskoristi toplotu Sunca kako bi mogla da se koristi za pogon mašina.

Bilo je potrebno više od jednog veka da ideje poput njegove dođu do dovoljnog broja ljudi, ali sada bismo mogli da budemo na prekretnici.

• Fizičar Branko Lalović: Pionir solarne energetike "koji je zračio“
• Prve slušalice na solarni pogon: Da li ćemo ih sada svi nositi
• Od potrošene limenke do solarnog panela - kako niški đaci čuvaju životnu sredinu
• Koliko košta ugradnja solarnih panela u Srbiji i da li se isplati

Početkom aprila 2023, energetski analitičari Embera, nezavisnog istraživačkog centra za energiju i klimu, objavili su izveštaj u kojem su predvideli da će proizvodnja energije iz fosilnih goriva dostići vrhunac do kraja iste godine.

Tehnologija koja će pomoći da se pokrenemo s ove tačke je možda nastala 1980-ih, ali priča o potrazi Frenka Šumana da iskoristi moć Sunca pokazuje da je seme posejano mnogo ranije.

Šuman je 1890-ih izumeo metodu ojačavanja stakla unutrašnjim žicama.

Staklo je bilo otpornije na vatru i takođe se držalo zajedno kada bi napuklo, što je činilo manje verovatno da će stvoriti opasno oštre krhotine.

To se svidelo ustanovama kao što su škole i zatvori.

Šuman je započeo u Virdžiniji, a zatim otišao da radi za fabriku metala njegovog strica u Filadelfiji.

Fabrika je izlivala statuu osnivača Pensilvanije Vilijama Pena i trebalo je da pronađe način da je galvanizira (proces nanošenja zaštitnog premaza na metal) aluminijumom kako bi je zaštitili od zagađenog vazduha visoko iznad Gradske većnice.

Istovremeno je pokrenuo kompaniju za prodaju njegovog patentiranog zaštitnog stakla Safe-tee Glass.

"Postupci galvanizacije i žičanog stakla bili su toliko inovativni da je časopis Scientific American objavio tekstove o oba procesa u razmaku od dve nedelje 1892.

"Njegovi procesi su bili toliko uspešni da je Šuman napustio posao da bi puno radno vreme usredsredio na vlastite izume", naveo je pisac Kristofer Doerti u Šumanovom profilu za filadelfijski sajt Skriveni grad,

Getty Images

Okoreli pronalazač, Šuman je dugo bio zaintrigiran konceptom korišćenja prirodnih sila za stvaranje struje.

"Šuman je bio svestan stalno prisutne smetnje dima od uglja.

"U promotivnoj literaturi za njegov solarni motor direktnog dejstva, on je tvrdio da će nusprodukt njegove tehnologije biti 'zdrav i čist vazduh u gradovima'.

"Naše rečne obale su bile pune uglja i rafinerija nafte i jeftinih fosilnih goriva, tako da je Šuman mogao da zamisli iscrpljivanje ovog resursa daleko ispred njegovog vremena", kaže Doerti za BBC.

Slobodan da istražuje zahvaljujući bogatstvu od zaštitnog stakla, Šuman je 1906. počeo da radi u kompleksu koji je izgradio u njegovoj kući u severoistočnom predgrađu Takoni, u Filadelfiji, kako bi napravio motor koga pokreću sunčevi zraci.

Reflektori su bili postavljeni oko izolovanih kutija, koje su bile izgrađene na obrtnim elementima kako bi reflektori mogli da prate putanju Sunca tokom dana.

Sunčevi zraci su bili usmereni ka posudi sa vodom koja je držana u vakumu da bi se snizila njena tačka ključanja i bila je povezana sa parnom mašinom niskog pritiska.

Do 1910, Šuman je usavršio koncept do tačke u kojoj je mogao da upravlja malom igračkom voza pomoću isparenog etru i veličao je prednosti ovog čistog oblika energije svima koji bi slušali.

• Koliko će još sijati Sunce
• Zašto Sunce nije žuto

Dok je Šuman radio na njegovom "motoru na Sunčev pogon", drugi američki pronalazač, Obri Eneas, stvorio je džinovski metalni solarni motor za farmu nojeva u Kaliforniji, 1906. godine.

On je bio obložen sa skoro 1.800 ogledala i imao 10 metara u prečniku.

Uređaj je radio, pokrećući pumpu za navodnjavanje zemlje, ali je na kraju bilo preskupo i glomazno da bi se pokazalo održivim.

Vesti o Šumanovim projektima doputovale su, na kraju, u Egipat, koji je tada bio pod vojnom okupacijom Britanske imperije.

Egipat je imao ogromna polja pamuka, ali njihovo ručno navodnjavanje je bio naporan proces, a korišćenje motora na ugalj nije bilo isplativo.

"Šuman je nagovarao britanske kapitaliste da ulože u njegovu solarnu mrežu i smanje troškove uglja", kaže Doerti.

Šuman je otputovao u Egipat 1913. da demonstrira tehnologiju.

"Pijuckajući šampanjac i grickajući sir i kavijar, brkati muškarci u panamskim šeširima i šlemovima i elegantne dame sa suncobranima šetali su dvorištem, diveći se dugim, blistavim redovima ogledala u obliku korita koja koncentrišu sunčevu svetlost na kotlove od livenog gvožđa duž svakog korita", naveo je Džeremi Šer, pišući o tom događaju u knjizi Obnovljivi izvori: moć alternativne energije koja menja svet.

"Zagrejana na nešto više od 93 stepena Celzijusa, voda u kotlovima se pretvorila u paru niskog pritiska da bi pokrenula specijalno dizajnirani motor od 75 konjskih snaga.

"Kao da ga pokreće magija, radeći samo na sunčevoj svetlosti, motor je pumpao hiljade galona voda iz Nila, okrepljujući sušne predele", navodi se u knjizi.

Među okupljenima je bio i lord Kičener, britanski vojskovođa koji je doveo Sudan pod kontrolu Britanske imperije 1890-ih.

Prema Doertiju, Kičener je to "video kao sastavni deo programa infrastrukturnog poboljšanja Egipta i ponudio je Šumanu plantažu pamuka od 121 kvadratnih kilometara u Sudanu da bi napravi isti motor."

Tajne užarene zvezde, Sunce izbliza:

Kraljica Sunca: Zanemarena pionirka solarne energije

Marija Telkes je imala tako važnu ulogu u razvoju solarne energije da joj je nadimak bio "Kraljica Sunca".

Telkes je počela da proučava solarnu energiju na Tehnološkom institutu u Masačusetsu (MIT) pre Drugog svetskog rata.

Dizajnirala je sistem za grejanje kuće na solarni pogon nakon rata sa arhitektinjom Elenor Rejmond, koji je finansirala vajarka Amelija Pibodi.

Telkes je 1953. pomogla u pronalaženju pećnice na solarni pogon, a 1960-ih je sprovela istraživanje fotonaponskih ćelija - sada temelj industrije solarne energije.

Međutim, Šumanovom izumu je ubrzo zadat dvostruki udarac - dolazak Prvog svetskog rata i otkriće jeftine nafte na Bliskom istoku i drugim mestima.

Šumanov dizajn možda nije bio dovoljno prefinjen za uobičajenu upotrebu, kaže Doerti.

"Motor nije bio privlačan široj javnosti, a sistem je bio tehnički donekle složen što je verovatno bilo frustrirajuće za one koji je trebalo da ga usvoje", navodi on.

Uprkos tome, Šuman je gledao širu sliku i procenio kako takvi "solarni motori" mogu da zamene prljavo gorivo kada se izrađuju u velikom broju.

Još 1911. godine, pišući za Scientific American, predvideo je neku vrstu ogromnih solarnih farmi kakve danas vidimo.

"Solarna elektrana, da bi bila izvodljiva, mora da poseduje, pre svega, visoku efikasnost. Nisku cenu ugradnje i održavanja. Dobro obeležen radni staž.

"I ne bi trebalo da zahteva posebno obučene mehaničare za rad. Potpuno je izvodljivo proizvesti solarnu elektranu na ovaj način do 10.000 konjskih snaga i više", napisao je on.

Dodao je da idealno postrojenje mora da bude podložno manjim nezgodama, dakle, mora da leži blizu zemlje kako ne bi bilo pogođeno olujama i vetrovima.

"Svaka jedinica mora biti popravljena bez zaustavljanja rada.

"Konstrukcija mora biti jednostavna i lako razumljiva običnom parnom inženjeru. Trošenje se mora svesti na minimum", naveo je Šuman.

Javna svojina

Šuman je umro 1919. i trebalo je još 50 godina da se njegove ideje vrate u javnost, nakon što je naftna kriza 1973. dovela eru jeftine nafte do kraja.

Nešto više od decenije kasnije, u pustinji Mohave u Kaliforniji otkriveno je prvo postrojenje koje u celosti radi na solarnu energiju, odnosno postrojenje za generisanje solarne energije (Segs).

Segsovi su na kraju sadržali više od 936.000 ogledala (ili "sakupljača") koji su reflektovali sunčevu svetlost 70 do 80 puta više od njenog prirodnog intenziteta da bi prokuvali sintetičko ulje, koje je zatim pokretalo turbinu koja stvara električnu energiju.

Iako je veći deo originalnih Segsova zamenjen fotonaponskim panelima, postrojenje je na njegovom vrhuncu bilo sposobno da proizvede dovoljno energije za više od 230.000 domova.

Dvoje švajcarskih umetnika, Kristina Hemauer i Roman Keler, ponovo su kreirali deo Šumanovog dalekosežnog dizajna kao deo umetničke instalacije u Egiptu, 2013.

Zajedno sa delovima solarnog motora iz 1913. bio je i ovaj Šumanov citat, napisan 1914. godine: "Siguran sam u jednu stvar, a to je da ljudska rasa mora konačno da iskoristi direktnu sunčevu snagu ili da se vrati na varvarstvo".

Više od jednog veka posle Šumanovih eksperimenata, čini se da je svet konačno prihvatio Šumanove motore na solarni pogon, sa čistim sagorevanjem.

U stvari, Egipat je otvorio ono što je sada četvrta najveća solarna elektrana na svetu, nekih 40 kilometara severozapadno od Asuanske brane.

Solarni park Benban prostire se na više od 37 kvadratnih kilometara i toliko je veliki da se može videti iz svemira, što je prikladno predimenzionirano svedočanstvo Šumanove vizije da iskoristi moć u ogromnom svemirskom zalivu.

Da li su solarne farme rešenje za klimatske promene:

BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.

Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu, Jutjubu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk

Izvor: BBC News na srpskom