Roger Angel je astronom čiji su inovativni dizajni za zrcala teleskopa radikalno transformirali način na koji vidimo zvijezde i galaksije. Razvio je lagana zrcala od meda za najveće i najmoćnije teleskope na svijetu, uključujući Veliki dvogledni teleskop na planini Graham u Arizoni i divovski Magellan teleskop koji se trenutno gradi u Čileu. Redovni je profesor i voditelj Laboratorija za zrcale opservatorija Steward na Sveučilištu u Arizoni (UA) i suradnik MacArthura „genijalna stipendija“. 2010. godine osvojio je prestižnu Kavlijevu nagradu za astrofiziku. Ali u posljednje vrijeme više razmišlja o životu na vlastitom planetu.
"Zabrinuo sam se zbog globalnog zagrijavanja", kaže Angel, i počeo je razmišljati o rješenjima koja su smjela (i u konačnici ograničena na troškove) kao postavljanje divovskih sunčevih sjenila u prostor kako bi hladio planet. Ali kada ga je supruga upitala: "Zar ne možete učiniti nešto u vezi s globalnim zagrijavanjem?", Počeo je ozbiljno razmišljati o tome kako se ogledala njegovog teleskopa mogu koristiti za proizvodnju čiste energije. Sada je Angel izradio sustav koji koristi ogledala s malim solarnim ćelijama za iskorištavanje svjetlosti i proizvodnju električne energije, sustav koji ima potencijal da bude isplativiji od bilo čega drugog na tržištu.
Pokušaj iskorištavanja snage sunca nije ništa novo; mnoge tvrtke i izumitelji već desetljećima analiziraju problem kako najučinkovitije prikupiti, pretvoriti i koristiti solarnu energiju. Tehnologija fotonaponskih (PV) ćelija koje hvataju sunčeve zrake poboljšala se s vremenom, ali još je uvijek nekoliko ljepljivih dijelova slagalice za proizvodnju solarne električne energije. Neka od tih pitanja uključuju količinu topline stvorenu postojećim tehnikama, prostor potreban za solarne ćelije i troškove.
Angel rješava nekoliko ovih problema svojim novim sustavom. "To je kompletna samozatajna jedinica koja svjetlost pretvara u energiju i odbija toplinu", kaže on. Oko njegovog Tucson laboratorija raštrkani su alati, ostaci metala, komadići PV ćelija i drugi komadići kontracepcije. Skupa, sastojat će se od nekoliko četvrtastih ogledala pričvršćenih na veliki, lagani čelični okvir koji izgleda poput teretane u džungli. Svako ogledalo odražava svjetlost u vlastitoj jedinici za pretvorbu energije u obliku kocke (PCU) instaliranoj iznad njegovog središta. PCU je mala kutija sa stopljenom kuglicom silike na kraju koja je okrenuta prema ogledalu. Dok svjetlost sunca udara u ogledalo, parabolični oblik zrcala usmjerava snop direktno u kuglu, što zauzvrat fokusira svjetlost na zakrivljenu matricu od 36 sićušnih PV ćelija. Stanice su ono što svjetlost pretvara u električnu energiju.
Svako ogledalo odražava svjetlost u vlastitoj jedinici za pretvorbu energije u obliku kocke (PCU) instaliranoj iznad njegovog središta. (Ljubaznošću Rehnua) 
Astronom Roger Angel pokušava iskoristiti snagu sunca novom tehnologijom razvijenom za teleskope. Solarni tracker na slici trenutno proizvodi 2 kW električne snage. (Ljubaznošću sa Sveučilišta u Arizoni) 
Izbliza pretvorenog sustava, prikazuje kuglu od silikagela promjera 5 "i reflektivnu kutiju u kojoj se nalaze ćelije trostrukog spoja. (Ljubaznošću sa Sveučilišta u Arizoni) "Stanice pretvaraju oko 40 posto svjetlosti u električnu energiju", kaže Angel, napominjući kako je to vrlo učinkovito za solarni elektroenergetski sustav. Njegova inovacija također sadrži rashladni sustav koji koristi tehnologiju sličnu onoj koja se koristi za računalne čipove i automobilske motore. "To omogućava da čips ostane izuzetno hladan: 20 stupnjeva C iznad temperature okolnog zraka", kaže on. Rashladni sustav ima dodatnu korist jer ne koristi vodu, izvor posebno dragocjen u pustinji u kojima djeluju mnogi solarni sustavi; umjesto toga koristi se recirkulirano rashladno sredstvo.
„Nitko nikada nije izgradio sustav koji koristi tako učinkovitu, laganu strukturu prostora da umanji količinu čelika i da drži zrcala. Nitko nije napravio duboko razbijena staklena zrcala koja su praktična i jeftina poput ovog, a nitko nije napravio PCU poput ovog ", kaže Angel.
S tim se slaže i Alex Cronin, fizičar sa Sveučilišta u Arizoni koji provodi istraživanje neovisno o Angel-i na PV solarnim ćelijama. Angel je "optimizirala [ovaj sunčev sustav] poput teleskopa", kaže Cronin. "Ovo je primjer pružanja koverte u novom smjeru. Dizajnirao ga je s najmanje količine čelika i željeza. U budućnosti ćemo vidjeti više od ovoga. On vodi industriju. "
Angel kaže da njegov dizajn ima "baštinu iz astronomije". Ali teleskopi u astronomiji koriste se za koncentriranje vrlo slabe, udaljene svjetlosti, dok ogledala ovdje igraju različitu ulogu. "Prešli smo od jedne krajnosti izrade najsavršenijih ogledala koja se mogu sjetiti, do najnižih ogledala koja su" dovoljno dobra ". ”
Možda su jeftinije, ali ne biste htjeli stajati u žarištu jednog od njegovih ogledala. Angel je nedavno testirala ogledalo široko tri metra koje je fokusiralo sunčevu svjetlost na komad čelika debljine šest milimetara. U 15 sekundi greda je izbušila rupu u čeliku veličine četvrtine.
Pored ogledala, drugi kritični elementi njegovog sustava su PV ćelije u PCU-u. Umjesto da koristi tipične silikonske solarne ćelije, on odozgo baca pogled: "Ono što me je zaokupilo oko je da su nedavno vrste PV ćelija koje se koriste u svemiru [na primjer, za napajanje svemirske stanice] prilagođene za upotrebu tlo ", kaže. "Od svjetlosti koja dolazi u njih pretvorite dvostruko više energije u električnu energiju." To štedi novac i prostor u sustavu. "Mnogi su primijetili predivna svojstva" novijih stanica, nazvanih PV ćelijama s trostrukim spajanjem, "ali izazov je dobiti koncentrirano svjetlo na njih bez puhanja proračuna."
Poznati znanstvenik presijeca buku globalnog zagrijavanja i iznosi činjeniceUz pomoć kuglice od silikagela, sunčevo svjetlo koje pada na ogledalo može se usmjeriti na područje stanica veličine jedne hiljade zrcala, a troškovi ćelija postaju desetina toliko po vati stvoreni u usporedbi s solarnom energijom ploče koje ne koriste Angelinu tehnologiju.
Anđelov cilj je stvoriti solarnu električnu energiju na ljestvici po cijeni koja konkurira fosilnim gorivima, što danas ne postoji. „Mislim da ono što radimo ima dobre šanse. Arhitektura koju smo razvili posljednjih nekoliko godina novi je pristup i usmjerena upravo na dostizanje niskih troškova. "
Dio njegove isplativosti proizlazi iz Anđelove sposobnosti da se oslanja na proizvodne procese koji su već uspostavljeni. Njegov patentirani i patentirani sustav (koji pokriva sklop, optiku i upotrebu PV ćelija) dovoljno je jednostavan da se može proizvesti u velikoj količini, a on i tim znanstvenika i diplomiranih studenata na Sveučilištu u Arizoni istražuju načini kako još više pojednostaviti metode masovne proizvodnje.
Čak i okruženje za njegovo istraživanje i razvoj pomaže smanjiti troškove. Prototip Angelovog sklopa u obliku džungle-teretane izgrađen je u napuštenom bazenu iza teretane u kampusu UA, mjestu koje je nekoć smjestilo satelitsku antenu za televizijsku stanicu Tucson. „Ovaj poseban prostor ima savršen pogled na južno nebo od zore do sumraka i udaljen je dvije minute hoda od mog ureda, “ kaže on, a regija godišnje ima oko 350 sunčanih dana. Još jedna prednost biti u Arizoni je da smo „dva do tri sata iza istočne obale, što znači da sunce u Arizoni još uvijek sja u vrijeme najveće potražnje na istoku“, kaže on.
Angel je dijelom bila potaknuta da razvija solarnu energiju zbog nečega što je opazila na Zemlji. Njegov je dom blizu rijeke, i promatrao je kako se plovni put s vremenom smanjuje. "Vodostaj se spustio za tri metra otkako sam u kući", kaže on. „Degradacija rijeke je nešto što vidim u stvarnom vremenu pred mojim očima zbog prenapučenosti. Pomirio sam se da će se moja prelijepa rijeka presušiti, ali ne želim se pomiriti s planetom kakav je takva osuđena na jadnu sudbinu. "
Alaina G. Levine znanstvena je književnica sa sjedištem u Tucsonu u Arizoni.
