Роджър Ейнджъл е астроном, чиито иновативни дизайни за огледала в телескоп коренно преобразиха начина, по който виждаме звездите и галактиките. Той разработи леки огледала с пчелна пита за най-големите и мощни телескопи в света, включително Големия бинокуларен телескоп на планината Греъм в Аризона и телескопа Giant Magellan, който в момента се строи в Чили. Той е регентски професор и ръководител на лабораторията за огледала на обсерваторията на Стюард в Университета в Аризона (UA) и стипендиант на MacArthur за „гениална помощ“ През 2010 г. печели престижната награда за астрофизика Kavli, . Но напоследък той мисли повече за живота на нашата собствена планета.
„Бях се притеснявал от глобалното затопляне“, казва Ангел и той започна да обмисля решения като дръзки (и в крайна сметка забраняващи разходите) като поставянето на гигантски слънчеви сенници в космоса за охлаждане на планетата. Но когато съпругата му го попита: „Не можеш ли да направиш нещо за глобалното затопляне?“ Той се зае сериозно и започна да си представя как огледалата на телескопа му могат да бъдат използвани за генериране на чиста енергия. Сега Angel създаде система, която използва огледала с малки слънчеви клетки, за да използва светлина и да генерира електричество, система, която има потенциал да бъде по-рентабилна от всичко останало на пазара.
Опитът да се използва силата на слънцето не е нищо ново; много компании и изобретатели анализират проблема за това как най-ефективно да събират, преобразуват и използват слънчевата енергия в продължение на десетилетия. Технологията на фотоволтаичните (PV) клетки, които улавят слънчевите лъчи, се е подобрила с течение на времето, но все още има няколко лепкави парчета към пъзела за производство на слънчева електроенергия. Някои от тези проблеми включват количеството топлина, генерирано от съществуващите техники, необходимото пространство за слънчевите клетки и цената.
Ейнджъл се справя с някои от тези проблеми с новата си система. „Това е цялостно самостоятелно устройство, което превръща светлината в енергия и отхвърля топлината“, казва той. Разпръснати около лабораторията му на Тусон са инструменти, парчета метал, парчета PV клетки и други парчета от измишльотини. Взети заедно, тя ще се състои от няколко квадратни огледала, прикрепени към голяма, лека стоманена рамка, която прилича на фитнес зала в джунглата. Всяко огледало отразява светлината в своя собствен куб-образен блок за преобразуване на енергия (PCU), инсталиран над центъра му. PCU е малка кутия със стоплена силициева топка в края, която е обърната към огледалото. Докато светлината от слънцето удря огледалото, параболичната форма на огледалото фокусира лъча директно в топката, което от своя страна фокусира светлината върху извита матрица от 36 малки PV клетки. Клетките са това, което превръща светлината в електричество.
Всяко огледало отразява светлината в своя собствен куб-образен блок за преобразуване на енергия (PCU), инсталиран над центъра му. (С любезното съдействие на Рехну) 
Астрономът Роджър Ангел се опитва да използва силата на слънцето с нова технология, разработена за телескопи. Слънчевият тракер, който е на снимката, в момента прави 2 kW електрическа мощност. (С любезното съдействие на Университета в Аризона) 
Затваряне на преобразуваната система, показваща силикагелна топка с диаметър 5 "и светлоотразителна кутия, в която са разположени тройните съединителни клетки. "Клетките превръщат около 40 процента от светлината в електричество", казва Ангел, отбелязвайки, че това е много ефективно за слънчева енергийна система. Неговата иновация съдържа и система за охлаждане, използваща технология, подобна на тази, използвана за компютърни чипове и автомобилни двигатели. „Това позволява на чиповете да останат невероятно хладни: 20 градуса С над температурата на околния въздух“, казва той. Охлаждащата система има допълнителното предимство да не използва вода, ресурс, особено ценен в пустините, където работят много слънчеви системи; вместо това се използва рециркулирана охлаждаща течност.
„Никой никога не е изградил система, която използва такава ефикасна, лека структура на космическата рамка, за да минимизира количеството стомана и да държи огледалата. Никой не е направил дълбоко огледала от стъкло, които са практични и евтини като това и никой не е направил PCU по този начин ", казва Ангел.
Алекс Кронин, физик от университета в Аризона, който провежда изследвания, независими от Angel на PV соларни клетки, е съгласен. Ангел „е оптимизирал [тази слънчева система] като телескоп“, казва Кронин. „Това е пример за разтягане на плика в нова посока. Той го проектира с най-малко количество стомана и желязо. В бъдеще ще видим повече от това. Той ръководи индустрията. "
Ангел казва, че дизайнът му има „наследство от астрономията.“ Но телескопите в астрономията се използват за концентриране на много слаба, далечна светлина, докато огледалата тук играят различна роля. „Преминахме от едната крайност да направим най-съвършените огледала, за които можете да се сетите, до огледалата с най-ниска цена, които са„ достатъчно добри “. "
Може да са по-евтини, но не бихте искали да стоите във фокуса на едно от огледалата му. Наскоро Ейнджъл изпробва огледало с ширина три метра, което фокусира слънчевата светлина върху парче стомана с дебелина шест милиметра. За 15 секунди лъчът изгори дупка в стоманата с размер четвърт.
В допълнение към огледалата, останалите критични елементи на неговата система са PV клетките в PCU. Вместо да използва типичните силициеви слънчеви клетки, той поема сигнала си отгоре: „Нещото, което ми хвана окото, е, че наскоро видът PV клетки, използвани в космоса [за захранване на космическата станция, например], са пригодени за използване на земята ", казва той. „От светлината, която попада в тях, вие преобразувате два пъти повече енергия в електричество.“ Това спестява пари и място в системата. "Много хора са забелязали прекрасните свойства" на по-новите клетки, наречени PV клетки с тройно съединение, "но предизвикателството е да се концентрира светлината върху тях, без да се разпенва бюджета."
Известният учен прерязва шума от глобалното затопляне и излага фактитеС помощта на силициевата топка слънчевата светлина, която пада върху огледалото, може да се фокусира върху площ от клетки, една хилядна от размера на огледалото, а цената на клетките става една десета от генерираната вата в сравнение със слънчевата енергия панели, които не използват технологията на Angel.
Целта на Angel е да създаде „мащабни“ слънчеви електрически ток на цена, която се конкурира с изкопаеми горива, нещо, което не съществува днес. „Мисля, че това, което правим, има добър шанс. Архитектурата, която разработихме през последните няколко години, е нов подход и е насочена конкретно към достигане на ниската цена. "
Част от неговата икономическа ефективност произтича от способността на Angel да се възползва от производствените процеси, които вече са въведени. Неговата патентована и патентована система (обхващаща монтажа, оптиката и използването на фотоволтаичните клетки) е достатъчно проста, че може да бъде произведена в голям обем и той и екип от учени и докторанти в Университета в Аризона изследват начини за още по-рационализиране на методите за масово производство.
Дори обстановката за неговите изследвания и разработки помага за намаляване на разходите. Прототипът за сглобяване, наподобяващ джунглата-гимнастика на Angel, е конструиран в пуст басейн зад фитнес зала в кампуса на UA, място, което някога е помещавало сателитна антена за телевизионна станция Tucson. „Това конкретно пространство има перфектна гледка към южното небе от зори до здрач и е на две минути пеша от моя офис“, казва той и регионът получава около 350 дни слънчева светлина годишно. Друго предимство да бъдеш в Аризона е, че „ние сме два до три часа зад Източното крайбрежие, което означава, че слънцето все още свети в Аризона по времето на пиково търсене на Изток“, казва той.
Ейнджъл беше отчасти задвижван да развива слънчева енергия поради нещо, което наблюдава на Земята. Домът му е близо до река и той наблюдава как водният път намалява с течение на времето. „Водната маса се е спуснала с три фута, откакто съм в къщата“, казва той. „Деградацията на реката е нещо, което виждам в реално време пред очите си поради пренаселеност. Примирих се, че красивата ми река ще пресъхне, но не искам да се примиря с планета, която е обречена на такава нещастна съдба. "
Алана Г. Левайн е писател на науката със седалище в Тусон, Аризона.
