A Nap a Naprendszer központi csillaga, a Földtől kb. 150 millió kilométer távolságra található. És még ilyen messziről is nélkülözhetetlen. A benne lezajló kémiai folyamatok során keletkező energia az élet nélkülözhetetlen feltétele, nélküle a bolygónk egy sivár pusztaság lenne. Az életünket köszönhetjük ennek a több milliárd éve létező égitestnek. 

És emellett további lehetőségek is rejlenek benne.

Az emberek már a kezdetekben felfedezték mindazt az erőt, amit a nap képvisel. Hatására változnak az évszakok, kinyílnak a virágok és gyümölcsöt teremnek a fák. A mezők megtelnek érett búzával, és az állatok új erőre kapnak. És most már azt is tudjuk, hogy a napenergia, mint megújuló energiaforrás, képes ellátni egy háztartást energiával.

De idáig hosszú, felfedezésekkel teli út vezetett

Ha a kezdetekről akarunk beszélni, akkor egészen az i.e. V. századig kell visszatekintenünk. Ugyanis ekkor hasznosították először tudatosan a napenergiát, mégpedig Görögországban, az energiatudatos építészet során. Persze a mai modern technológiák még csak tervben sem voltak, de az emberek ennek ellenére is fantasztikusan alkalmaztak bizonyos lehetőségeket. 

Kezdetek Görögországban

Egy tipikus ház felépítésekor nagy figyelmet fordítottak a tájolásra. Szinte mindegyik épület déli oldalán előugró tetőszerkezetet alakítottak ki, amit oszlopok támasztottak meg. Ennek köszönhetően a nyári napsütés nem melegítette fel a helyiségeket, ugyanakkor az alacsonyan járó nap energiája előnyösen hasznosult. Az északi oldalnak ugyanakkor a hőszigetelés volt a feladata, amit vastag falak építésével és a nyílászárók hanyagolásával érték el. 

A Római Birodalom

A rómaiak rengeteg erdőt kiirtottak, hogy kellő mennyiségű tűzifát állítsanak elő, olykor igen pazarló életükhöz. Ennek hatására azonban elég gyorsan fogyatkozott ez az értékes nyersanyag – hát más energiaforrás után kellett nézniük. Akárcsak a görögök, ők is felfedezték a napban rejlő lehetőségeket, és rövidesen továbbfejlesztve alkalmazták a „szoláris építészetet”. 

A hatalmas Birodalom eltérő klímájú területein különböző technikákat alkalmaztak. Volt ahol a görögökéhez hasonló megoldást alakítottak ki, de néhol az északi tájolásra kellett nagyobb gondot fordítaniuk. A rómaiak ekkor már ismerték az üveget is, amit előszeretettel használtak a napenergia felerősítésére. 

Az irrealitás időszaka

A szoláris építészet hagyománya, és a különböző módszerek eredményei idővel feledésbe merültek. A középkor és a reneszánsz időszakában egyre kevésbé hasznosították a napenergiát, sokkal nagyobb figyelmet fordítottak ellenben a különböző jelenségekre. 

Az egyik legérdekesebb cél volt, hogy a nap energiáját hadászati célokra lehessen felhasználni. Az Arkhimédészről szóló legenda alapján egyre többen akartak olyan fókuszáló eszközöket megalkotni, amelyekkel a távolból is fel lehetne gyújtani egy ellenséges hajót. Ez az elképzelés alapvetően igen irreális volt, ennek ellenére több neves természettudós (pl. Roger Bacon) is foglalkozott vele. 

Napenergia a kertészetben

A 16. századtól egyre több területen terjedt el az üvegházi kertészet-kultúra. Ezt természetesen erősen motiválták a földrajzi felfedezések, hiszen ennek segítségével új típusú növények termesztése is elérhetővé vált. Legelőször Flandriában és Hollandiában alakítottak ki üvegházat, majd hamarosan Franciaországban és Angliában is megjelent ez a megoldás.

A 18. századra már egy egészen új hőtároló elképzelés is megvalósult, amely lehetővé tette a napközben besugározott hő tárolását és hasznosítását. Angliában a 19. században már lakóépületekhez csatolt üvegházakat is kialakítottak, amelyekben a legtöbbször gyönyörű dísznövényeket nevelgettek. Persze ennek a kivitelezésnek járulékos előnye is akadt, ugyanis az üvegházak a fűtéshez is hozzájárultak. 

A városok növekvő mérete miatt azonban egyre kevésbé volt hasznos mindez, ezért idővel szinte teljesen eltűntek az üvegházak. Úgy tűnt, a napenergia hasznosítására nem lesz lehetőség.

De persze nem így alakult

Horace de Saussure, francia-svájci természetbúvár üvegborítású hőfejlesztőn végzett kísérleteket 1767-ben. A több rétegű üveglefedéssel kiegészített fadoboz belső térrésze a napra helyezve 88°C-ra melegedett. A „forró doboz” második generációja ennél már jóval magasabb hőmérsékletet is produkált. 

Hasonló kísérleteket végzett Sir John Herschel, aki a sütés-főzéshez is felhasználta a szerkezetet. Mellette még Samuel Langley nevét is meg kell említeni, aki rájött, hogy ezek a dobozok a hóval borított vidéken is képesek 100 °C fölötti hőmérsékletet elérni.

Hogy ezek miért annyira fantasztikus felfedezések?

Mert ezek nélkül ma nem ismernénk a napkollektort, ami a napenergia hasznosításával képes meleg vizet előállítani. 

És néhány évvel később tovább folytatódott a sikertörténet

Egy fiatal matematikaprofesszor otthagyta a tours-i katedráját. Augustin Mouchot célja az volt, hogy az energiahordozókban akkor még szegény Franciaország számára valami újdonságot alkosson. Közel húsz évet töltött el a napenergia-eszközök fejlesztésével. A kezdeti előtanulmányok után megépített három szerkezetet, amelyek fókuszvonalas koncentráló kollektorral üzemeltek. 

Itt még nem volt megállás

Mouchot egy kazánt akart létrehozni. Végül felépítette a napkazánt, ami egy 0,5 lóerős gőzgépet is képes volt működtetni. Bár a francia adottságok nem tették lehetővé a további fejlődést, Mouchot szerkezete hatalmas eredménynek számított. A munkássága átlépett egy határt, ami hozzájárult a mai napelemek létrejöttéhez. A matematikus bebizonyította, hogy a nap energiáját a mindennapokban is lehet hasznosítani. Az eredményei tanúsították, hogy a napot akár energiaforrásként is lehetne hasznosítani – amivel új irányvonalat rajzolt a tudósok számára.

De mindeközben Amerikában sem tétlenkedtek.

John Ericson, svéd származású mérnök-feltaláló elsőként jött rá, hogy a fosszilis energiahordozók kimerülése után a napenergia jelenthetné a megoldást. Felismerte, hogy a tőlünk több százezer kilométerre lévő égitestben akkora erő lakozik, amelyet itt a Földön könnyű szerrel felhasználhatunk a mindennapokban. Ennek eredményeként 1870-ben felépített egy napenergiával működő gőzgépet, ami ugyan sok tekintetben hasonlított Mouchot gépezetére, azonban annál fejlettebb kivitelezésnek számított. 

Ericson további tervei között a szerkezet tökéletesítése és a sorozatgyártása szerepelt, azonban halála miatt erre már nem került sor.

De a követői sem ültek karba tett kézzel

Módosításokat végeztek a konstrukción, és Amerika szárazabb területein népszerűsítették a napenergiával működtetett öntözőrendszereket. Azonban ezek nem terjedtek el, ugyanis túl magasnak bizonyult a bekerülési költségük, és rendkívül sérülékenyek voltak a berendezések.

Hamarosan az ipari léptékű energiaellátás lehetőségét is bebizonyították

Frank Shuman, német származású mérnök kezdetben a forró dobozokhoz hasonló szerkezeteket épített, de azokat folyamatosan továbbfejlesztve végül egy nagyteljesítményű szivattyút is képes volt működtetni. Shuman nemcsak a mérnöki, hanem a marketing fogásokhoz is kiválóan értett, saját vállalatot alapítva intézte a projekt finanszírozását. 

A sikert mutatja, hogy 1913-ban már Egyiptomban épített nagy méretű naperőművet, amelynek bekerülési költsége mindössze 2-3 év alatt megtérült. Nem sokkal később Anglia és Németország is felvette a kapcsolatot a mérnökkel, akinek igen nagyratörő tervei voltak.

Azonban 1914-ben kitört az első világháború

Ez rendkívüli mértékben befolyásolta a napenergia felhasználásának folyamatát. Shuman meghalt, és a nagyratörő tervei vele együtt szálltak a sírba. Valamint gyors fejlődésnek indult az olajipar, amelynek eredményeként lecsökkentek az üzemanyagárak, így a napenergia alkalmazása iránt eddig tapasztalt érdeklődés jelentősen lecsökkent. 

Idővel azonban újra előtérbe került a napenergia hasznosításának lehetősége. A technikai fejlesztések lehetővé tették, hogy a tőlünk több mint száz millió kilométerre lévő nap biztosítsa az otthonok áramellátást. A napelemek beszerelésével az ingyenes ház nem álom többé, hiszen a megtermelt energiát a háztartási gépek működtetésétől elkezdve egészen a fűtésig, akármihez felhasználhatjuk – ezzel párhuzamosan pedig búcsút mondhatunk a havi számláknak.