Roger Angel je astronom, jehož inovativní design pro zrcadla dalekohledů radikálně změnil způsob, jakým vidíme hvězdy a galaxie. Vyvinul lehká, voštinová zrcátka pro největší a nejmocnější dalekohledy na světě, včetně Velkého binokulárního dalekohledu na hoře Graham v Arizoně a obrovského Magellanova dalekohledu, který je v současné době ve výstavbě v Chile. Je profesorem regentů a vedoucím zrcadlové laboratoře Steward Observatory Mirror Lab na University of Arizona (UA) a stipendistem „genius grant“ MacArthur. V roce 2010 získal prestižní Kavliho cenu za astrofyziku. Ale v poslední době přemýšlel více o životě na naší vlastní planetě.
"Dělal jsem si starosti s globálním oteplováním, " říká Angel a začal uvažovat o řešeních jako odvážných (a v konečném důsledku i o nákladově neúnosných) o umístění obrovských slunečních stínů do vesmíru, aby ochladil planetu. Když se ho však jeho žena zeptala: „Nemůžeš něco udělat s globálním oteplováním?“ Začal vážně a začal si představovat, jak by mohla být jeho dalekohledová zrcátka použita k výrobě čisté energie. Nyní Angel vytvořil systém, který využívá zrcátka s malými solárními články k využití světla a výrobě elektřiny, což je systém, který má potenciál být nákladově efektivnější než cokoli jiného na trhu.
Snažit se využít sílu slunce není nic nového; mnoho společností a vynálezců analyzuje problém, jak co nejefektivněji shromažďovat, převádět a využívat sluneční energii po celá desetiletí. Technologie fotovoltaických (PV) článků, které zachycují sluneční paprsky, se postupem času zlepšila, ale stále existuje několik lepivých kousků skládačky výroby sluneční energie. Některé z těchto problémů zahrnují množství tepla generovaného stávajícími technikami, prostor potřebný pro solární články a náklady.
Angel řeší některé z těchto problémů se svým novým systémem. "Je to kompletní samostatná jednotka, která proměňuje světlo na energii a odvádí teplo, " říká. Kolem jeho Tucsonovy laboratoře jsou rozptýleny nástroje, kousky kovu, kousky PV článků a další kousky mašle. Celkově se bude skládat z několika čtvercových zrcadel připojených k velkému, lehkému ocelovému rámu, který vypadá jako tělocvična v džungli. Každé zrcadlo odráží světlo do své vlastní jednotky pro převod energie ve tvaru krychle (PCU) instalované nad jeho středem. PCU je malá krabička s tavenou kuličkou z oxidu křemičitého na konci obráceném k zrcadlu. Jak světlo ze slunce dopadá na zrcadlo, parabolický tvar zrcadla zaostřuje paprsek přímo do koule, která zase zaostřuje světlo na zakřivenou matici 36 malých PV buněk. Buňky přeměňují světlo na elektřinu.
Každé zrcadlo odráží světlo do své vlastní jednotky pro převod energie ve tvaru krychle (PCU) instalované nad jeho středem. (S laskavým svolením Rehnu) 
Astronom Roger Angel se snaží využít sílu slunce pomocí nové technologie vyvinuté pro dalekohledy. Zobrazený solární sledovač v současné době vyrábí 2 kW elektrické energie. (Se svolením Arizonské univerzity) 
Zblízka převedeného systému, ukazující 5 "průměr koule z oxidu křemičitého a reflexní skříň, ve které jsou umístěny trojité spojovací buňky. "Buňky přeměňují asi 40 procent světla na elektřinu, " říká Angel a poznamenává, že je to velmi efektivní pro solární systém. Jeho inovace také obsahuje chladicí systém využívající technologii podobnou technologii používané pro počítačové čipy a automobilové motory. "To umožňuje čipům zůstat pozoruhodně chladné: 20 ° C nad okolní teplotou vzduchu, " říká. Chladicí systém má další výhodu v tom, že nepoužívá vodu, což je zdroj zvláště cenný v pouštích, kde pracuje mnoho solárních systémů; Místo toho se používá recirkulované chladivo.
„Nikdo nikdy nepostavil systém, který používá takovou efektivní a lehkou strukturu vesmírného rámu, aby minimalizoval množství oceli a přidržoval zrcátka. Nikdo z nich neprováděl hluboce skloněná zrcadla, která jsou praktická a levná, jako je tato, a nikdo takový PCU neudělal, “říká Angel.
Alex Cronin, fyzik na arizonské univerzitě, který provádí výzkum nezávislý na Angel na fotovoltaických solárních článcích, souhlasí. Angel „optimalizoval [tuto sluneční soustavu] jako dalekohled, “ říká Cronin. „Toto je příklad natažení obálky novým směrem. Navrhl to s nejmenším množstvím oceli a železa. V budoucnu toho uvidíme více. Vede toto odvětví. “
Angel říká, že jeho design má „dědictví z astronomie“. Ale dalekohledy v astronomii se používají pro soustředění velmi slabého, vzdáleného světla, zatímco zrcadla zde hrají jinou roli. "Šli jsme z jednoho extrému, kdy jsme vyrobili ta nejdokonalejší zrcadla, na která si vzpomenete, k levnějším zrcadlům, která jsou" dost dobrá. " “
Mohou být levnější, ale nechtěli byste stát v ohnisku jednoho z jeho zrcadel. Angel nedávno testoval zrcadlo o šířce tři metry, které soustředilo sluneční světlo na kus oceli o tloušťce šesti milimetrů. Za 15 sekund paprsek spálil díru do oceli o velikosti čtvrtiny.
Kromě zrcadel jsou dalšími kritickými prvky jeho systému PV buňky v PCU. Spíše než s použitím typických křemíkových solárních článků, bere jeho narážku shora: „Věc, která mě upoutala, je, že nedávno byly druhy FV článků používaných ve vesmíru [například pro napájení vesmírné stanice] přizpůsobeny pro použití na země, “říká. "Ze světla, které do nich přichází, přeměňujete dvakrát tolik energie na elektřinu." Tím se šetří peníze a prostor v systému. „Mnoho lidí si všimlo úžasných vlastností“ novějších buněk, které se nazývají fotovoltaické články s trojitým přechodem, „ale výzvou je dostat na ně koncentrované světlo, aniž by došlo k vyfukování rozpočtu.“
Slavný vědec prochází hlukem globálního oteplování a uvádí faktaPomocí kuličky z oxidu křemičitého může být sluneční světlo dopadající na zrcadlo zaostřeno na oblast buněk o velikosti jedné tisíciny velikosti zrcadla a náklady na buňky se stanou o jednu desetinu tolik na generovaný watt ve srovnání se sluneční energií panely, které nepoužívají Angelovu technologii.
Cílem Angel je vytvořit solární elektřinu v „užitkovém měřítku“ za cenu, která konkuruje fosilním palivům, což dnes neexistuje. "Myslím, že to, co děláme, má dobrou šanci." Architektura, kterou jsme vyvinuli v posledních několika letech, je novým přístupem a je zaměřena konkrétně na dosažení nízkých nákladů. “
Část jeho nákladové efektivity pramení z Angelovy schopnosti čerpat z výrobních procesů, které již existují. Jeho patentovaný a patentovaný systém (pokrývající montáž, optiku a použití FV článků) je natolik jednoduchý, že může být vyroben ve velkém objemu, a on a tým vědců a postgraduálních studentů na Arizonské univerzitě zkoumají způsoby, jak zefektivnit metody hromadné výroby.
I nastavení jeho výzkumu a vývoje pomáhá snižovat náklady. Prototyp sestavy Angelovy džungle-tělocvičny byl postaven v opuštěném bazénu za tělocvičnou v areálu UA, místě, které kdysi obsahovalo satelitní parabolu pro tucsonskou televizní stanici. "Tento konkrétní prostor má dokonalý výhled na jižní oblohu od úsvitu do soumraku a je to dvě minuty chůze od mé kanceláře, " říká a tento region dostává ročně asi 350 dní slunečního svitu. Další výhodou bytí v Arizoně je, že „jsme dvě až tři hodiny za východním pobřežím, což znamená, že slunce stále svítí v Arizoně v době nejvyšší poptávky na východě, “ říká.
Angel byl částečně veden k rozvoji sluneční energie kvůli něčemu, co pozoroval na Zemi. Jeho dům je blízko řeky a sledoval, jak se vodní tok v průběhu času zmenšuje. "Od té doby, co jsem byl v domě, klesla hladina vody o tři metry, " říká. "Degradace řeky je něco, co vidím v reálném čase před očima kvůli přelidnění." Smířil jsem se s tím, že moje krásná řeka vyschne, ale nechci se smířit s planetou, která je odsouzena k takovému osudu. “
Alaina G. Levine je vědecká spisovatelka se sídlem v Tucsonu v Arizoně.
