Roger Angel on tähtitieteilijä, jonka innovatiiviset teleskooppipeilien mallit ovat radikaalisti muuttaneet tapaamme nähdä tähdet ja galaksit. Hän kehitti kevyitä, hunajakennoisia peilejä maailman suurimmalle ja tehokkaimmalle teleskoopille, mukaan lukien Arizonan Graham-vuorella sijaitseva Suuri binokulaarinen teleskooppi ja Chilessä parhaillaan rakenteilla oleva jättiläinen Magellan-kaukoputki. Hän on regenssiprofessori ja Arizonan yliopiston (UA) Steward Observatory Mirror Lab -päällikkö ja MacArthurin "nero-apurahan" stipendiaatti. Vuonna 2010 hän voitti arvostetun Astrofysiikan Kavli-palkinnon. Mutta viime aikoina hän on ajatellut enemmän elämästä omalla planeetallamme.
”Olin huolestunut ilmaston lämpenemisestä”, Angel sanoo, ja hän oli alkanut harkita ratkaisuja rohkeasti (ja viime kädessä kustannuksia estävinä) asettamalla jättiläisiä aurinkovarjoja avaruuteen jäähdyttämään planeettaa. Mutta kun hänen vaimonsa kysyi häneltä: "Etkö voi tehdä jotain ilmaston lämpenemisestä?", Hän tuli vakavaksi ja aloitti miettimään, kuinka hänen kaukoputken peilejä voitaisiin käyttää puhtaan energian tuottamiseen. Nyt Angel on muodinut järjestelmän, joka käyttää pienillä aurinkokennoilla varustettuja peilejä valon valjastamiseksi ja sähkön tuottamiseksi. Järjestelmä voi olla kustannustehokkaampi kuin mikään muu markkinoilla.
Yritetään käyttää auringon voimaa ole mitään uutta; Monet yritykset ja keksijät ovat analysoineet aurinkoenergian keräämisen, muuntamisen ja käytön tehostamismahdollisuuksia vuosikymmenien ajan. Auringonsäteiden kaappavien aurinkokennojen (PV) kennojen tekniikka on parantunut ajan myötä, mutta aurinkoenergian tuottamiseen liittyvässä palapelissä on vielä muutama tahmea kappale. Jotkut näistä asioista sisältävät olemassa olevien tekniikoiden tuottaman lämmön määrän, aurinkokennoille tarvittavan tilan ja kustannukset.
Angel käsittelee muutamia näistä ongelmista uudessa järjestelmässään. "Se on täydellinen itsenäinen yksikkö, joka muuttaa valon energiaksi ja torjuu lämmön", hän sanoo. Hänen Tucson-laboratorionsa ympärille ovat työkaluja, metallimerkkejä, bittiä PV-soluja ja muita saalistuskappaleita. Kokonaisuutena se koostuu useista neliöpeileistä, jotka on kiinnitetty suureen, kevyeen teräsrunkoon, joka näyttää viidakon kuntosalilta. Jokainen peili heijastaa valoa omaan kuutionmuotoiseen tehonmuutosyksikköön (PCU), joka on asennettu sen keskuksen yläpuolelle. PCU on pieni laatikko, jossa on sulatettu silikapallo peiliin päin olevassa päässä. Kun auringonvalo osuu peiliin, peilin parabolinen muoto kohdistaa säteen suoraan palloon, joka puolestaan keskittää valon kaarevaan matriisiin, jossa on 36 pientä PV-kennoa. Solut muuttavat valon sähköksi.
Jokainen peili heijastaa valoa omaan kuutionmuotoiseen tehonmuutosyksikköön (PCU), joka on asennettu sen keskuksen yläpuolelle. (Rehnu) 
Tähtitieteilijä Roger Angel yrittää hyödyntää auringon voimaa kaukoputkille kehitetyllä uudella tekniikalla. Kuvassa oleva aurinkoenergiaseuranta tuottaa tällä hetkellä 2 kW sähkövoimaa. (Arizonan yliopiston kohteliaisuus) 
Lähikuva muunnetusta järjestelmästä, joka näyttää halkaisijaltaan 5 "piidioksidikuulan ja heijastavan laatikon, joka sisältää kolminkertaiset liitoskennot. (Arizonan yliopiston suosiossa) "Solut kääntävät noin 40 prosenttia valosta sähköksi", Angel sanoo, että tämä on erittäin tehokas aurinkovoimajärjestelmään. Hänen innovaatioonsa sisältyy myös jäähdytysjärjestelmä, joka käyttää tekniikkaa, joka on samanlainen kuin tietokonepiireissä ja autojen moottoreissa. "Tämä antaa sirujen pysyä huomattavan viileinä: 20 astetta yli ilman lämpötilan", hän sanoo. Jäähdytysjärjestelmällä on se lisäetu, että se ei käytä vettä, joka on erityisen arvokas resurssi aavikoissa, joissa monet aurinkokunnat toimivat; kierrätettyä jäähdytysnestettä käytetään sen sijaan.
”Kukaan ei ole koskaan rakennettu järjestelmää, joka käyttää niin tehokasta, kevyttä avaruuskehysrakennetta minimoimaan teräksen määrä ja pitämään peilit. Kukaan ei ole tehnyt syvälle leikattuja lasipeilejä, jotka ovat käytännöllisiä ja edullisia, eikä kukaan ole tehnyt tällaista PCU: ta ”, Angel sanoo.
Alex Cronin, Arizonan yliopiston fyysikko, joka tekee Angelistä riippumattomia tutkimuksia PV-aurinkokennoista, on samaa mieltä. Angel “on optimoinut [tämän aurinkokunnan] kuin kaukoputken”, Cronin sanoo. ”Tämä on esimerkki kirjekuoren venyttämisestä uuteen suuntaan. Hän suunnitteli sen vähiten terästä ja rautaa. Näemme tulevaisuudessa enemmän tästä. Hän johtaa alaa. "
Angel sanoo, että hänen suunnittelullaan on "tähtitieteen perintö". Mutta tähtitieteen teleskoopeilla käytetään keskittymään hyvin heikkoon, kaukaiseen valoon, kun taas täällä olevilla peileillä on erilainen rooli. "Olemme siirtyneet yhdestä äärimmäisyydestä tehdä täydellisimmät peilit, joista voit ajatella, halvimpaan" riittävän hyvään "peiliin. ”
Ne saattavat olla halvempia, mutta et halua seistä yhden hänen peiliensä polttopisteessä. Angel testasi äskettäin kolmen metrin leveän peilin, joka keskittyi auringonvaloon kuuden millimetrin paksuisella teräspalalla. 15 sekunnissa palkki poltti neljänneksen koon teräkseen reikän.
Peilien lisäksi hänen järjestelmänsä muut kriittiset elementit ovat PCU: n PV-solut. Sen sijaan, että käyttäisi tyypillisiä piin aurinkokennoja, hän ottaa vihjeen ylhäältä: ”Huomioni asia on, että viime aikoina avaruudessa käytettyjä tyyppejä (esimerkiksi avaruusaseman virrankäyttöön) on mukautettu käytettäväksi maa ”, hän sanoo. ”Niihin tulevasta valosta muutat kaksinkertaisen määrän energiaa sähköksi.” Tämä säästää rahaa ja tilaa järjestelmässä. "Monet ihmiset ovat huomanneet uudempien kennojen, joita kutsutaan kolmiosaisiksi PV-kennoiksi, loistavat ominaisuudet", mutta haasteena on saada keskittynyt valo niihin ilman, että budjettia puhalletaan. "
Kuuluisa tutkija leikkaa ilmaston lämpenemisen melun ja esittää tosiasiatPiihappopallon avulla peiliin kuuluva auringonvalo voidaan keskittää kennojen alueelle, joka on tuhannesosa peilin koosta, ja kennojen kustannuksista tulee kymmenesosa enemmän kuin tuotettu watti / aurinko verrattuna aurinkoon paneelit, joissa ei käytetä enkelin tekniikkaa.
Enkelin tavoitteena on luoda ”käyttöasteikolla” aurinkoenergia fossiilisten polttoaineiden kanssa kilpailevaan hintaan, jota ei nykyään ole. ”Mielestäni sillä, mitä teemme, on hyvät mahdollisuudet. Viime vuosien aikana kehittämämme arkkitehtuuri on uusi lähestymistapa ja se on erityisesti tarkoitettu pääsemään alhaisiin kustannuksiin. ”
Osa kustannustehokkuudesta johtuu Angelin kyvystä hyödyntää jo käytössä olevia valmistusprosesseja. Hänen patentoitu ja patenttihakemuksessa oleva järjestelmä (joka kattaa PV-kennojen kokoamisen, optiikan ja käytön) on riittävän yksinkertainen, jotta sitä voidaan valmistaa suuressa määrin, ja hän yhdessä tutkijaryhmän ja jatko-opiskelijoiden kanssa Arizonan yliopistossa tutkii tapoja tehdä massatuotantomenetelmistä entistä virtaviivaisemmat.
Jopa hänen tutkimus- ja kehitystyöhön osallistuminen auttaa vähentämään kustannuksia. Enkelin viidakon-kuntosalin kaltaisen kokoonpanon prototyyppi rakennettiin autiomaan uima-altaaseen UA: n kampuksen kuntosalin taakse, kohtaan, jossa oli kerran satelliittiantenni Tucson-TV-asemalle. "Tästä tietystä tilasta on täydellinen näkymä eteläiseen taivaaseen valkeudesta hämärään ja se on kahden minuutin kävelymatkan päässä toimistostani", hän sanoo. Alueella on noin 350 aurinkoista päivää vuodessa. Toinen Arizonassa olemisen etu on, että ”olemme kaksi tai kolme tuntia itärannikon takana, mikä tarkoittaa, että aurinko paistaa edelleen Arizonassa itäisen kysynnän aikana”, hän sanoo.
Enkeli ajettiin osittain kehittämään aurinkoenergiaa jotain, mitä hän havaitsi maan päällä. Hänen kotinsa on lähellä jokea, ja hän on seurannut vesiväylän laskua ajan myötä. ”Vesipöytä on laskenut kolmella jalalla siitä lähtien kun olen ollut talossa”, hän sanoo. ”Jokin huonontuminen on jotain, jonka näen reaaliaikaisesti silmieni edessä ylitarjonnan vuoksi. Olen sovittanut, että kaunis jokini kuivuu, mutta en halua sopeutua planeetalle, joka on tuomittu tuhoisalle kohtalolle. "
Alaina G. Levine on tiedekirjailija, joka sijaitsee Tucsonissa, Arizonassa.
