Nejekologičtější zdroj nevyčerpatelné energie
Nejekologičtější zdroj nevyčerpatelné energie je termonukleární reakce, probíhající ve vzdálenosti 150 miliónů kilometrů od nás.
Prakticky veškerá energie na zemi pochází ze slunce. Lidé dosud dokázali využít pouze energii přeměněnou rostlinami v organický materiál (dřevo), případně dále přeměněnou v jiné formy (uhlí, ropa).
Uhlí a ropa je materiál, který velmi pomalu vznikal na zemi milióny let a pouze díky této dlouhé době, po kterou se ukládal, se může zdát, že je tohoto materiálu hodně. Ale jakmile jednou toto palivo dojde, lidstvo nemůže čekat další milióny let na vytvoření dalšího.
Malá část energetické spotřeby lidstva pochází z jiných zdrojů - ze štěpení jader těžkých prvků. Všechny prvky těžší než železo vznikají při gravitačním zhroucení hvězd - při výbuchu supernovy. Až i uran jednou dojde, bude dost obtížné získat další štěpný materiál. Takový výbuch supernovy není žádná legrace, jde o velmi nebezpečnou záležitost. Nehledě na to, že nemáme k dispozici vhodnou hvězdu, kterou bychom nechali vybuchnout.
Naštěstí nás Slunce zásobuje v každém okamžiku velikým množstvím energie.
Energie ve Slunci vzniká slučováním vodíkových jader v helium při teplotě okolo 15 miliónů stupňů. Na pozorovatelném povrchu Slunce už je teplota jen kolem 6 tisíc Kelvinů.
Zářivý výkon celého Slunce je 3,85 × 1023 kW. Většina tohoto výkonu se vyzáří do prostoru a k Zemi dorazí jen asi půl miliardtiny. Ale i tak je to úctyhodný výkon 1,744 × 1014 kW na celou ozářenou polokouli. Pro naše potřeby by stačilo využít jen malý zlomek této energie.
Země obíhá kolem Slunce ve vzdálenosti 150 miliónů kilometrů. Energetická hustota slunečního záření v této vzdálenosti je ve vakuu 1367 ±7 W/m2. Tato energie je rozložena do elektromagnetického spektra přibližně odpovídající záření absolutně černého tělesa o teplotě 5 700 K.
Při průchodu atmosférou se část sluneční energie ztratí. Asi 300 W/m2 se v atmosféře absorbuje, kolem 100 W/m2 se rozptýlí. Část rozptýlené energie přispívá k celkovému osvětlení jako difuzní záření oblohy (nebeská modř).
AM0 (air mass) je spektrum slunečního záření v kosmickém prostoru ve vzdálenosti 150 miliónů kilometru od slunce bez ovlivnění atmosférou. Celková energetická hustota tohoto spektra je 1367 ±7 W/m2.
AM1.5 je modelové spektrum slunečního záření po průchodu bezoblačnou atmosférou. Energetická hustota tohoto spektra je 1 kW/m2, v reálu ale silně závisí na průhlednosti atmosféry. Celkový teoreticky využitelný výkon slunečního záření odpovídá šedé ploše pod křivkou AM1.5.
Pokud je slunce přímo v zenitu, ve výšce devadesáti stupňů, prochází sluneční záření nejmenší možnou vstvou vzduchu. Takové spektrum se označuje jako AM1. Většinu doby ale slunce nebývá tak vysoko a sluneční záření proto musí procházet větší či menší vrstvou atmosféry. Pro fotovoltaiku se proto používá spektrum AM1.5, odpovídající výšce slunce přibližně 45° nad obzorem. Sluneční záření v tomto případě prochází jeden a půl násobně mohutnější vrstvou vzduchu.
