Roger Angel je astronom, katerega inovativni dizajn ogledal v teleskopu je korenito spremenil način, kako vidimo zvezde in galaksije. Razvil je lahka, medena ogledala za največje in najzmogljivejše teleskope na svetu, vključno z velikim daljnoglednim teleskopom na gori Graham v Arizoni in velikanskim teleskopom Magellan, ki se trenutno gradi v Čilu. Je regentski profesor in vodja laboratorija za ogledala Steward Observatory na Univerzi v Arizoni (UA) in sodelavec MacArthurjevega genija. Leta 2010 je dobil prestižno nagrado Kavli za astrofiziko. Toda v zadnjem času bolj razmišlja o življenju na našem planetu.
"Skrbelo me je zaradi globalnega segrevanja, " pravi Angel, in začel je razmišljati o rešitvah, ki so drzne (in na koncu stroškovno prepovedane), kot da bi postavili velikanske sončne sence v prostor za hlajenje planeta. Toda ko ga je njegova žena vprašala: "Ali ne morete kaj storiti glede globalnega segrevanja?" Se je resno zamislil in si zamislil, kako bi lahko njegova ogledala v teleskopu uporabila za pridobivanje čiste energije. Zdaj je Angel izdelal sistem, ki uporablja ogledala z majhnimi sončnimi celicami, da izkoristi svetlobo in proizvaja električno energijo, sistem, ki je bolj stroškovno učinkovit kot karkoli drugega na trgu.
Poskus izkoriščanja sončne moči ni nič novega; mnoga podjetja in izumitelji že desetletja analizirajo problem, kako najučinkoviteje zbirati, pretvoriti in uporabljati sončno energijo. Tehnologija fotovoltaičnih (PV) celic, ki zajemajo sončne žarke, se je sčasoma izboljšala, vendar je ostalo še nekaj lepljivih kosov v sestavljanki proizvodnje sončne električne energije. Nekatera od teh vprašanj vključujejo količino toplote, ustvarjene z obstoječimi tehnikami, prostor, potreben za sončne celice, in stroške.
Angel se s temi novimi rešitvami spopada s temi težavami. "To je popolna samostojna enota, ki svetlobo pretvori v energijo in zavrne toploto, " pravi. Okrog njegovega laboratorija Tucson so raztresena orodja, ostanki kovine, koščki PV-celic in drugi deli kontracepcije. Skupaj bo sestavljeno iz več kvadratnih ogledal, pritrjenih na velik, lahek jekleni okvir, ki je videti kot telovadnica v džungli. Vsako ogledalo odbija svetlobo v svojo enoto za pretvorbo moči v obliki kocke (PCU), nameščeno nad njenim središčem. PCU je majhna škatla s taljeno kremenasto kroglico na koncu, ki je obrnjena proti ogledalu. Ko sončna svetloba udarja v ogledalo, parabolična oblika ogledala usmeri žarek neposredno v kroglico, ki nato svetlobo usmeri na ukrivljeno matrico 36 drobnih PV celic. Celice so tisto, kar pretvori svetlobo v električno energijo.
Vsako ogledalo odbija svetlobo v svojo enoto za pretvorbo moči v obliki kocke (PCU), nameščeno nad njenim središčem. (Dovoljeno z Rehnuja) 
Astronom Roger Angel poskuša izkoristiti moč sonca z novo tehnologijo, razvito za teleskope. Sončni sledilnik na sliki trenutno proizvaja 2 kW električne energije. (Z dovoljenjem Univerze v Arizoni) 
Zapri preoblikovani sistem, ki prikazuje silikonsko kroglico s premerom 5 "in odsevno škatlo, v kateri so celice trojnega stičišča. (Dovoljeno z Univerze v Arizoni) "Celice pretvorijo približno 40 odstotkov svetlobe v električno energijo, " pravi Angel in ugotavlja, da je to zelo učinkovito za solarni sistem. Njegova inovacija vsebuje tudi hladilni sistem z uporabo tehnologije, podobne tehnologiji, ki se uporablja za računalniške čipe in avtomobilske motorje. "To omogoča, da se čipi ohladijo zelo dobro: 20 stopinj C nad temperaturo zunanjega zraka, " pravi. Hladilni sistem ima še dodatno korist, če ne uporablja nobene vode, ki je še posebej dragocen vir v puščavah, kjer deluje veliko sončnih sistemov; Namesto tega se uporablja recirkulirana hladilna tekočina.
"Nihče še ni nikoli zgradil sistema, ki bi uporabljal tako učinkovito, lahkotno strukturo okvirja prostora, da zmanjša količino jekla in zadrži ogledala. Nihče ni izdelal globoko razbitih steklenih ogledal, ki so tako praktična in poceni, in nihče ni naredil PCU-ja takšnega, "pravi Angel.
Alex Cronin, fizik z univerze v Arizoni, ki izvaja neodvisne raziskave od Angel na PV sončnih celicah, se strinja. Angel je "optimiziral [ta sončni sistem] kot teleskop, " pravi Cronin. "To je primer raztezanja ovojnice v novo smer. Oblikoval ga je z najmanj jekla in železa. V prihodnosti bomo videli več tega. Vodil je v panogi. "
Angel pravi, da ima njegova zasnova "dediščino astronomije." Toda teleskopi v astronomiji se uporabljajo za koncentriranje zelo šibke, oddaljene svetlobe, medtem ko tu ogledala igrajo drugačno vlogo. "Šli smo od ene skrajnosti izdelave najbolj popolnih ogledal, ki si jih lahko omislite, do najnižjih ogledal, ki so" dovolj dobra ". ”
Morda so cenejši, vendar ne bi radi stopili na žarišču enega od njegovih ogledal. Angel je nedavno preizkusil tri metre široko ogledalo, ki je osredotočilo sončno svetlobo na kos jekla debeline šest milimetrov. V 15 sekundah je žarek zažgal luknjo v jeklu velikosti četrtino.
Ostali kritični elementi njegovega sistema so poleg ogledal tudi PV celice v PCU. Namesto da bi uporabil tipične silikonske sončne celice, se od zgoraj odzove: "Stvar, ki mi je pritegnila pogled, je, da so bile pred kratkim vrste PV celic, ki se uporabljajo v vesolju [na primer za napajanje vesoljske postaje], prilagojene za uporabo na tla, "pravi. "Od svetlobe, ki pride v njih, pretvorite dvakrat več energije v električno energijo." Tako prihranite denar in prostor v sistemu. "Mnogi ljudje so opazili čudovite lastnosti" novejših celic, imenovanih PV-celice s trikratnim stikom, "toda izziv je koncentrirana svetloba nanje, ne da bi porabili proračun."
Slavni znanstvenik seže po hrupu globalnega segrevanja in podaja dejstvaS pomočjo silikatne kroglice lahko sončno svetlobo, ki pade na ogledalo, usmerimo na območje celic, eno tisočinko velikosti ogledala, stroški celic pa postanejo desetino toliko na vat, ustvarjen v primerjavi s sončno energijo plošče, ki ne uporabljajo Angelove tehnologije.
Angelov cilj je ustvariti "koristno" sončno elektriko po ceni, ki bo konkurenčna fosilnim gorivom, kar danes ne obstaja. "Mislim, da imamo to, kar delamo, dobro priložnost. Arhitektura, ki smo jo razvili v zadnjih nekaj letih, je nov pristop in je posebej usmerjena k doseganju nizkih stroškov. "
Del njegove stroškovne učinkovitosti izvira iz sposobnosti Angele, da izkoristi že obstoječe proizvodne procese. Njegov patentiran in patentiran sistem (ki zajema montažo, optiko in uporabo PV-celic) je dovolj preprost, da ga je mogoče izdelati v velikih količinah, on in skupina znanstvenikov in podiplomskih študentov na univerzi v Arizoni pa raziskujejo načine za poenostavitev metod množične proizvodnje.
Celo okolje za njegovo raziskovanje in razvoj pomaga znižati stroške. Prototip Angelove sestave, podobne džungli in telovadnici, je bil zgrajen v zapuščenem bazenu za telovadnico v kampusu UA, mesto, ki je nekoč imelo satelitsko anteno za televizijsko postajo Tucson. "Ta posebni prostor ima popoln pogled na južno nebo od zore do mraka in je od moje pisarne oddaljen dve minuti hoje, " pravi in regija dobi približno 350 dni sonca na leto. Še ena prednost bivanja v Arizoni je, da "smo za vzhodno obalo dve do tri ure, kar pomeni, da v Arizoni sonce še vedno sije v času največjega povpraševanja na Vzhodu, " pravi.
Angel je bil deloma usmerjen v razvoj sončne energije zaradi nečesa, kar je opazil na Zemlji. Njegov dom je blizu reke in opazoval je, kako se vodni poti sčasoma zmanjšujejo. "Od vode, ko sem v hiši, se je vodna miza spustila za tri metre, " pravi. "Degradacija reke je nekaj, kar vidim v resnici pred svojimi očmi zaradi prenaseljenosti. Pomiril sem se, da se bo moja prelepa reka izsušila, vendar nočem biti pomirjen s planetom, ki je takšno obsojen na nesrečo. "
Alaina G. Levine je znanstvena pisateljica s sedežem v Tucsonu v Arizoni.
