Joka tunti Auringosta tulee Maahan enemmän energiaa kuin ihmiskunta käyttää koko vuonna.
Haasteena on se, miten auringonvalo muutetaan sähköksi tehokkaasti ja edullisesti. Onneksi tekniikka kehittyy koko ajan. Itse asiassa aurinkoenergia on juuri tehnyt ennätyksen: joissakin osissa maailmaa se on nyt edullisin tapa tuottaa sähköä.
Edullisuus johtuu osin siitä, että aurinkoenergiaa tuetaan monissa maissa veroeduilla tai muilla valtion toimilla. Osa edullisuudesta johtuu kuitenkin siitä, että aurinkokennotekniikka on kehittynyt entistä tehokkaammaksi. Viimeksi kuluneen kymmenen vuoden aikana niiden tehokkuus on yli kaksinkertaistunut. Nykyisin parhaimpien aurinkokennojen hyötysuhde on jo noin 50 prosenttia.
Aurinkokennot tuottavat sähköä liikkuvilla elektroneilla
Aurinkokennossa on negatiivinen n-kerros ja positiivinen p-kerros, jotka on tehty eri materiaaleista, joten niillä on eri varaus. N-kerroksessa on liian paljon elektroneja ja p-kerroksessa niitä on liian vähän.
Kun auringonvalo osuu aurinkopaneeliin, valon fotonit irrottavat elektroneja ja n-kerroksen ylimääräiset elektronit alkavat liikkua kohti positiivisesti varautunutta p-kerrosta. Elektronien liike synnyttää sähkövirtaa, joka kerätään sähköä johtavaan materiaaliin ja johdetaan kaapelia pitkin pois.
Aurinkopaneelien tehokkuuden kasvu johtuu muun muassa siinä käytetystä materiaalista. Eri materiaalit voivat käyttää hyväkseen auringonvalon spektrin eri osia. Siten kerrosrakenne, jossa on eri materiaaleja, tehostaa aurinkokennon toimintaa.
Tutustu aurinkopaneeliin:
Potentiaali on suuri – mutta ei loputon
Joidenkin laskelmien mukaan koko maailman energiantarve voitaisiin kattaa ideaalisiin olosuhteisiin asennetulla 100 000 neliökilometrin laajuisella aurinkopaneelijärjestelmällä. Ala vastaa 1,2 prosenttia Saharan pinta-alasta.
Asia ei kuitenkaan ole aivan niin yksinkertainen. Aurinkokennot eivät nimittäin tuota sähköä silloin, kun aurinko ei paista, eli öisin ja pilvisellä säällä.
Maailmanpankin mukaan 20 prosenttia maapallon väestöstä elää alueilla, joilla on aurinkoenergialle ihanteelliset olosuhteet eli siellä ei juurikaan ole vuodenaikojen vaihtelua. Suotuisimmat olosuhteet ovat Namibiassa ja huonoimmat Irlannissa.
Suuret erot tarkoittavat sitä, että joillakin alueilla aurinkoenergiasta on enemmän iloa kuin toisilla. Aurinkovoimalat tarvitsevat myös mittavat investoinnit infrastruktuuriin sähkön varastointia ja siirtoa varten.
Maantieteelliset haasteet tarkoittavat sitä, että aurinkoenergialla ei voida kattaa koko maailman energiantarvetta. Stanfordin yliopiston tutkijat arvioivat, että sillä voidaan saavuttaa jopa 48 % täysin uusiutuvalla energialla toimivan yhteiskunnan sähköntuotannosta. Loput pitää tuottaa tuuli- ja vesivoimalla.
Näyttää siltä, että maailmassa ollaan menossa hyvään suuntaan: Lokakuussa 2020 Australiassa Etelä-Australian osavaltiossa koettiin hetki, jolloin 100 % osavaltion energiasta tuotettiin aurinkoenergialla. Hetki kesti vain tunnin, kun aurinko paistoi pilvettömältä taivaalta, mutta se oli silti merkittävä saavutus. Aurinkoenergian hyödyntäminen on siis hyvässä vauhdissa.