Die Sieben Weltwunder: historische Solar Energie

national geographic | Viele Leute glauben, dass Sonnenenergie ein Phänomen des zwanzigsten Jahrhunderts ist, unerprobt und ungeprüft. Aber ich entdeckte durch das Schreiben meines neuen Buches Let It Shine: Die 6000-jährige Geschichte der Sonnenenergie,  dass Häuser seit neolithischen Zeiten entworfen wurden, um im Winter Sonnenlicht zu schöpfen; dass die Menschen in den letzten dreitausend Jahren Sonnenkonzentratoren benutzt haben, um das Sonnenlicht während der Renaissance auf das Feuer zu richten, Metall zu löten und im 19. Jahrhundert Dampfmaschinen zu betreiben; dass seit dem Ende des neunzehnten Jahrhunderts eine Solarwarmwasserbereiter-Industrie entwickelt und in der ganzen Welt verbreitet wurde; und dass Wissenschaftler und Techniker bereits in den 1870er Jahren bestimmte Festkörpermaterialien entdeckt und verwendet haben, um Sonnenlicht direkt in Elektrizität umzuwandeln. (Siehe entsprechendes Quiz:Was du nicht über Sonnenenergie weißt . „)

Die unzähligen Arten, wie Menschen in den letzten sechstausend Jahren von Sonnenenergie profitiert haben, beweisen, dass wir eine wunderbare solare Zukunft haben können. Wenn vor tausenden von Jahren die Chinesen, Griechen und Römer erfolgreich die Sonnenenergie nutzen konnten, können wir dann nicht mit einem weit überlegenen Werkzeug besser arbeiten und ihre Arbeit als Grundlage nutzen? (Siehe verwandte interaktive Karte: “ The Global Electricity Mix .“)

Der große Wissenschaftler Isaac Newton wies darauf hin: „Wenn ich weiter [als meine Vorgeschichte] gesehen habe, so stehe ich auf den Schultern von Riesen [seinen Vorgängern].“ (Verwandte Geschichte: “ Sun Plus Nanotechnology: Can Solar Energy Get Groß von Thinking Small? „)

Diese sieben Momente in der Geschichte zeigen die Beharrlichkeit und Vorstellungskraft derjenigen, die die heute verwendeten Solargeräte geschaffen haben.

Viele antike griechische Häuser nutzten die Sonnenstrahlen zum Heizen.
Die Hauptstraßen, die in Ost-West-Richtung verliefen, erlaubten allen Häusern der antiken griechischen Stadt Priene im Winter den Zugang zur Sonne, um ihre Innenräume zu heizen. Die meisten antiken griechischen Städte wurden so konzipiert, dass jedes Haus in den kälteren Monaten nach Süden ausgerichtet werden kann, um die Sonnenwärme zu optimieren.

1. Sokrates wurde der erste solar Verfechter. Xenophon, ein Schüler von Sokrates, zeichnet in seinen Werken die Memorabilia auf, einen sokratischen Dialog, in dem der große Weise seinen Schülern die Prinzipien der solaren passiven Architektur beibrachte. Er schloss seine Diskussion mit den Worten: „In Häusern mit südlicher Ausrichtung dringen die Sonnenstrahlen in die Laubengänge ein, während im Sommer der Weg der Sonne direkt über unseren Köpfen und über dem Dach ist, also haben wir Schatten. “

Archäologische Ausgrabungen zwischen 500 v. Chr. Bis 200 v. Chr. Bestätigen, dass sowohl ländliche als auch städtische Bauarbeiter in der hellenischen Welt dem Rat von Sokrates entsprachen.

Yang-sui wurden in China verwendet, um die Sonnenstrahlen zu konzentrieren, um Feuer zu entfachen.

2. In den letzten zehn Jahren wurden in China von chinesischen Archäologen  Solarkonzentratoren mit dem Namen yang-suis (Sonnenzünder) von den Chinesen entdeckt, die etwa 1000 v. Chr. Datieren. Ein Museum fertigte eine Form eines Yang-Sui an, um sich seinem konkaven Inneren anzupassen und eine Kopie in Bronze zu werfen, das Metall, das im Original verwendet wurde. Nachdem er seine gekrümmte Oberfläche poliert hatte, fokussierte ein Museumsangestellter auf eine Ahnung, Sonnenlicht auf kleine Holzstücke, so wie es die Menschen vor Tausenden von Jahren getan hatten, und zündete eine Flamme an. (Siehe verwandte Fotos: “ Spanische Sonnenenergie .“)

Konfuzius hatte geschrieben, dass es die Pflicht des ältesten Sohnes sei, das Yang-Sui zu benutzen, um das abendliche Kochfeuer anzuzünden. Jeden Morgen, so der Weise, verlangte die Tradition, dass er einen Yang-Sui an seinem Gürtel befestigte, wenn er sich für den Tag kleidete.

Das Yang-sui, bemerkte der entdeckende Archäologe, „sollte als eine der großen Erfindungen der alten chinesischen Geschichte betrachtet werden.“

Eine Solar-Hot-Box.

3. Der Französisch Mathematiker Joseph Fourier in den frühen neunzehn Hunderten modellierte, die globale Erwärmung mit der Solar Kiste gebaut von Horace de Saussure fast ein Jahrhundert zuvor. Die Solar-Kiste bestand aus einer gut isolierten Kiste, deren Oberseite mit Glasschichten bedeckt war. Wenn Saussure der Sonne ausgesetzt war, wurden Temperaturen im Inneren der Box erreicht, die 116 Grad Celsius überstiegen.

Wie Fourier beobachtete, „wenn die Atmosphäre das Sonnenlicht passieren ließ, aber die daraus folgende Sonnenwärme einschloss, wie Saussure’s Gerät,“ würden die unteren Schichten der Atmosphäre erhöhte Temperaturen erreichen. „Die Analogie der heißen Box und der globalen Erwärmung klingt heute wie Gut. Die Solar-Hot-Box wurde auch zum Prototyp für alle Solarwärmegeräte mit relativ niedriger Temperatur wie Heißluft- und Wassersammlern.(Anmerkung aber auch Kochkisten, Solarthermie Kollektoren oder Solar Kocher)

Augustin Mouchots größte Sonnenmaschine.
Arbeiter inspizieren das erste kommerzielle Solarkraftwerk

4. Die erste Solardampfmaschine wurde 1866 von dem französischen Ingenieur Augustine Mouchot gebaut und getestet. Er richtete einen Parabolspiegel auf eine ein Zoll große Röhre, in der das Wasser in Dampf umgewandelt wurde. Er fuhr fort, Konzentratoren zu verwenden, um Eis und Elektrizität zu produzieren.

Mouchots Arbeiten haben eine Reihe von Erfindern zur Entwicklung von Solarmotoren in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts angeregt. Einer dieser Pioniere war John Ericsson, der während des Bürgerkrieges durch die Konstruktion des ersten in Eisen gekleideten Schlachtschiffs zur Rettung der Union beigetragen hatte. Ericsson widmete die letzten 20 Jahre seines Lebens der Solartechnik, da „ein großer Teil unseres Planeten ewigen Sonnenschein genießt“, ist das Feld, das auf die Anwendung des Solarmotors wartet, nahezu unberechenbar, während die Quelle seiner Kraft grenzenlos ist . „(Anmerkung: siehe auch den Stirling Motor)

Im Jahr 1914 stieg in Ägypten die erste kommerzielle Solaranlage, die Dampf produzierte, und verglichen mit Kohle und Kohle ihre Kosten und Produktion. Der Entwickler konnte jetzt verkünden: „Sonnenkraft ist jetzt eine Tatsache und nicht mehr [nur] eine schöne Möglichkeit.“ Aber der große Traum zerfiel mit dem Ausbruch des Ersten Weltkriegs und den daraus folgenden Entdeckungen von billigem Öl im ehemals brennstoffarmen, aber sonnigen Teile der Welt.

Werbung für den Climax Solarwarmwasserbereiter

5. Der erste kommerzielle Solarwarmwasserbereiter bestand aus mehreren 25-Gallonen zylindrischen Wasserbehältern, die in einer Hotbox schwarz lackiert waren. Der Erfinder Clarence Kemp begann 1891 mit der Vermarktung als Climax Solar Water Heater. Sie wurden in der Gegend in und um Los Angeles, Kalifornien, um die Wende des 19. Jahrhunderts populär. Verbesserungen, die 1911 vorgenommen wurden, darunter Rohre, die der Sonne ausgesetzt waren, die das Wasser erhitzte, und ein abgelegener isolierter Lagertank, in den das solar geheizte Wasser eintrat, ermöglichten es den Menschen, Tag und Nacht von der Sonne erwärmtes Wasser zu genießen.

Die neuen Warmwasserbereiter verbreiten sich in ganz Kalifornien. Aber Skepsis blieb manchmal, so dass die Firma Zweifler herausforderte, ihre Hand in Wasser zu halten, das aus der Solarheizung kommt. Ein Typ, erinnerte sich ein Viehzüchter, „und der arme Kerl bekam eine schreckliche Röstung. Er hat fast seine Haut verloren. “

Obwohl der kalifornische Markt für Solarwarmwasserbereiter aufgrund der Entdeckung von billigem Erdgas in den 1920er Jahren einbrach, wanderten sie in andere Teile der Welt aus. China hat zum Beispiel mehr als 60 Millionen installiert.

Selenstäbe, die, wenn Licht auf sie schien, Elektrizität erzeugten.

6. Die Entdeckung der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität begann mit der Erkenntnis, dass Selen 1873 seinen elektrischen Widerstand verliert, wenn es Sonnenlicht ausgesetzt wird. Die Einsicht führte zu einem regen Interesse für das Material in ganz Europa.

In einem Experiment von 1876 zündeten William Grylls Adams und Richard E. Day eine Kerze wenige Zentimeter von Selenbarren entfernt an. Die Nadel auf ihrem Messgerät sprang sofort. Screening der Kerze hatte den gegenteiligen Effekt. Sie folgerten daraus: „Es war klar, dass ein Strom im Selen allein durch die Einwirkung des Lichts beginnen könnte.“

Acht Jahre später brachte Charles Fritts die Technologie voran, indem er die erste Photovoltaikanlage auf einem Dach in New York aufstellte. Fritts hat gezeigt, dass aufgrund seines modularen Charakters eine Solaranlage vor Ort platziert werden kann, wo der Strom benötigt wird und genau auf die Bedürfnisse des Verbrauchers zugeschnitten ist. Oder wie John Ericsson artikulierte: „Eine wertvolle Tugend dieser neuen Energiequelle ist, dass sie Energie erzeugen kann, ohne Nutzräume zu besetzen.“

Erste Photvoltaik Anlage — 1884 — installiert in York City von Charles Fritts.

Ein Apartmentkomplex mit Solarzellen auf jedem Dach im Jahr 1884.

7. Albert Einstein erhielt seinen Nobelpreis für Relativität nicht. Er hat es für die Entdeckung eines besonderen Aspekts des Lichts gewonnen: Licht wandert nicht nur als Welle, sondern auch als Teilchen (ein Photon), dessen Stärke von jeder Wellenlänge abhängt. Zusammen mit der neuen Wissenschaft der Zeit, der Quantenmechanik, erklärt Einsteins Entdeckung der Lichtteilchen, wie eine Solarzelle funktioniert. Die Fortschritte in der Materialforschung und Wissenschaft führte zur Entdeckung der ersten praktischen Solarzelle im Jahr 1953 (bezogen Geschichte Siehe: „ Japan Solar Energy Soars, aber Netz braucht, um aufzuholen .“)

Die Selen-Solarzellen des späten neunzehnten Jahrhunderts konnten nur 0,4 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in Elektrizität umwandeln, kaum genug, um etwas Elektrisches anzutreiben. Aber in den 1950er Jahren gab es mit dem Beginn der Halbleiter-Revolution die ersten Solarzellen, die in der Lage waren, genug Sonnenlicht direkt zu erzeugen, um nutzbare Energiemengen zu erzeugen. Erfunden zusammen mit dem Silizium-Transistor bei Bell Laboratories, hatte die Silizium-Solarzelle eine Effizienz 15-mal größer als die Selen Vorgänger.

Die erste praktische Nutzung von Solarzellen erfolgte fünf Jahre später, um Satelliten zu versorgen. Solarbetriebene Satelliten dienen nicht nur dem Militär zur Lenkung von Raketen und Aufklärung, sondern haben auch Handel und Handel revolutioniert, beschleunigen ATM- und Kreditkartentransaktionen und ermöglichen eine sofortige Fernsehberichterstattung vom Feld zur Station, die jedem GPS-Empfänger zur Verfügung stellt. und tausend andere Anwendungen. Der Erfolg der Photovoltaik im Weltraum wird jetzt auf dem Boden repliziert, Millionen von Dächern werden mit Solarzellen bedeckt.

John Perlin  ist Analyst in der Physikabteilung der University of California, Santa Barbara. Er überwacht Solaranlagen an der Universität und schreibt, spricht und hält Vorträge über Solarenergie. Sein neues Buch ist  Let It Shine: Die 6000-jährige Geschichte der Sonnenenergie .

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