Päikeseenergia pioneer oli oma ajast nii palju ees, et ta unustati

Ühel lämmatavalt kuumal päeval 1913. aasta juunis toimus Egiptuse liivakõrbes sündmus, mis võinuks muuta maailma, kirjutab väljanne Imeline Teadus. Tol päeval pani leiutaja Frank Shuman tööle päikeseenergiat kasutava süstee­mi, milletaolist polnud varem nähtud.

Päikese kiirgusenergia kogumiseks ehitatud rajatis koosnes pikkadest klaasist ja terasest rennitaolistest päikesekollektorite ridadest. Päikesekollektoritest peegelduv valgus oli nii intensiivne, et pani kutsutud külalised silmi kissitama.

Kui Frank Shuman seadme sisse lülitas, kostis mehekõrgusest aurumasinast vali susin. Inimesed vaatasid hämmastusega, kuidas masin äkki otsekui võluväel elavnes ja hakkas pumpama Niiluse jõe vett kiirusega üle 22 000 liitri minutis – ainuüksi päikeseenergia jõul. Frank Shumanile oli see seitsme­aastase töö kulminatsioon. Ta soovis veenda maailma, et päikeseenergia on odavam ja parem kui fossiilsest kivisöest ja naftast saadav energia.

„Inimkond peab hakkama kasutama otsest päikeseenergiat või langeb tagasi barbaarsusesse,“ hoiatas ta.

Shuman arvutas: kui muuta elektriks üks protsent päikeseenergiast, mis langeb Sahara liivakõrbele, kataks see kõigi maailma rahvaste elektri­vajaduse. Tema päikeseenergia propageerimise missioon oli õnnestumisele väga lähedal ja sel juhul oleks maailma areng võtnud hoopis teise kursi.

Päikesekollektor polnud sugugi esimene Frank Shumani leiutis. Ameeriklane, kelle vanaisa oli Schleswig-Holsteinist USAsse emigreerunud, sai 1892. aastal patendi kildumatule turvaklaasile, mille sees oli peenest terastraadist võrk. Purunemiskindlaid turvaklaase kasutati näiteks suurtes valgust andvates lae- ja katuseakendes. Leiutist saatis edu ning Shuman rajas investorite abiga tehase, mis tarnis turvaklaasi üle kogu USA.

1906. aastaks oli 44aastane Shuman teeninud piisavalt, et pühenduda täielikult leiutamisele, ning ta hakkas peagi katsetama päikese­energiaga. Sel ajal oli maailmas enim kasutatavaks energiaallikaks kivisüsi. Aurumasinad tarbisid umbes 200 miljonit tonni kivisütt aastas. Söe põletamine tõi aga kaasa reostuse ja paljud pelgasid päeva, mil söemaardlad tühjaks saavad. Nende hulgas oli ka Frank Shuman, kes nägi päikeseenergias tuleviku­võimalusi.

Tema huvi päikeseenergia vastu äratas muu hulgas teadmine, et klaaspindadel on võime hoida soojust ehk tekitada kasvu­hooneefekti. Päikese lühilainelised kiired läbivad kasvuhoone klaasid takistamatult. Nende energia neeldub pinnasesse ja taimedesse ning kiirgub tagasi pikalainelise infrapunakiirgusena, mis ei suuda läbi klaasi välja tungida. Seetõttu ongi kasvuhoones kõrgem temperatuur kui väljas.

Shuman uskus, et efekti saab kasutada päikese­energia n-ö püüdmiseks. Ta katsetas Philadelphia eeslinnas Taconys oma maja tagaaias päikeselt saadava energia üle kandmist masinale. Ameeriklase esimene päikese­masin koosnes eetriga täidetud puitkastidest, mis olid muudetud lekkimiskindlaks ning kaetud plaatklaasiga.

Eetril on keemis­temperatuur tunduvalt madalam kui veel. Kastides päikesesoojuse mõjul tekkinud eetri­auru juhtis Shuman oma poja mängu­aurumasinasse, mille kolvid kohe popsudes tööle hakkasid. Sellega oli ta tõestanud, et suudab päikeseenergia lihtsate vahenditega muuta mehaaniliseks energiaks. Nüüd tuli mõelda, kuidas muuta leiutist võimsamaks ja praktilisemaks.

Shumani järgmine rajatis koosnes samamoodi nagu esimenegi eetrikastidest, kuid nüüd katsid need sada ruutmeetrit. Kuumadest kastidest, nagu ta ise neid nimetas, jooksis läbi torusüsteem, mis toimis katlana. Proovikäivitamisel pani Shumani rajatis tööle aurumasina, mille võimsus oli 4 hobujõudu. Sellest piisas veepumba käitamiseks.

Projektile tähelepanu tõmbamiseks kutsus Shuman kõiki oma rajatist vaatama, demonstreerides ise, ülikond seljas, kaabu peas ja kikilips ees, uhkelt oma päikeseenergia jõul töötavat pumpa.

Shuman täiustas rajatist pidevalt. Eetri aur oli suure aurumasina tarbeks liiga lenduv ja seetõttu oli tema järgmine eesmärk toota päikese­soojuse abil veeauru. Selleks oli vaja vett, mis paisub aurustumisfaasis ligikaudu 1600 korda ning võib seega käitada võimsamaid masinaid. Küll aga nõudis vesi ka kõrgemat temperatuuri.

Seetõttu ehitas ta veel suurema rajatise senisest paremate katelde, lisa­klaasikihi ja peeglitega, mis tõstsid klaasialuse vee temperatuuri kuni 120 °C. Tema päikesesüsteem suutis tekitada piisavalt veeauru, et käitada modifitseeritud 25hobujõulise võimsusega aurumasinat.

Leiutaja teadis, et paljalt nutika idee peale ärimehed oma rahakotiraudu ei ava. Äriliselt kasutuskõlbliku päikesejaama arendamine nõudis investeeringuid.

Enne Frank Shumanit olid paljud proovinud päikeseenergiat kasutada, kuid eksperimentide praktiline kasu oli olnud kasin.

„Et olla praktiline, peab päikesesüsteemil olema suur kasutegur, seda peab olema odav paigaldada ja hooldada, see peab olema pika tööeaga ega tohi vajada spetsiaalselt kooli­tatud mehaanikuid,“ kirjutas ta ajakirjas Scientific American.

Eelkõige pidi päikesejaam olema pikas perspektiivis odavam kui söeküttel töötav jaam. Parim moodus selle saavutamiseks oli ehitada päikesejaam päikese­küllasesse kohta. Shuman sõitis 1911. aastal Inglismaale, mille kolooniate hulgas olid maailma päikese­paistelisimad piirkonnad.

Ajastus oli hea. Samal aastal määrati Briti feldmarssal lord Kitchener Suurbritannia pea­konsuliks Egiptusesse, mis oli 1882. aastast saadik Suurbritannia kontrolli all. Energiline Kitchener tahtis riigi majandust parandada, mille eeldus oli paremate niisutus­süsteemide rajamine.

„Egiptuses käivad heaolu ja vesi käsikäes,“ kinnitas ta.

Kitcheneri soov oli suurendada Egiptuse puuvillatoodangut. Egiptuse puuvilla peeti maailma parimaks ja 1900. aastal toodeti riigis seda ligi 300 000 tonni. Et puuvilla­põõsad kõrbemaastikul kasvaksid, oli tarvis tohutus koguses vett – 25 tonni hektari kohta päevas.

Britid olid proovinud kasutada aurujõul töötavaid pumpasid, kuid sütt tuli masinate jaoks hankida Walesist ehk 5600 kilomeetri kauguselt. See tõstis söe tonnihinna 40 dollarini. Shuman arvas, et päikesejaam võib vett pumba­ta palju odavamalt, ja palus kohtumist Kitcheneriga, kes taipas kohe, milliseid võimalusi päikeseenergia pakub.

Impeeriumi toetus meelitas ligi Briti investoreid ja 1912. aastal alustas Shuman päikesejaama ehitamist pealinnast Kairost lõunas Niiluse kaldal asuvasse Maadi linna. Ameeriklase plaan oli ehitada samasugune seade, nagu ta oli ehitanud USAsse, ainult et palju suurem. Rajatis pidi tööle panema 1000hobujõulise aurumasina, mis oli 40 korda võimsam kui Shumani seni kõige võimsam seade.

Londonis palusid närvilised investorid projektile hinnangut tolle aja ühelt kuulsaimalt füüsikult Sir Charles Boysilt, kes ei jäänud ettevõtmisega rahule. Boys arvas, et kastide asemel tuleks päikeseenergiat püüda paraboolpeeglitega. Shuman kahvatas. Nii­sugune lahendus muutnuks jaama palju kallimaks. Et hind oleks odavam, pidanuks ta ehitama väiksema rajatise – see tähen­danuks, et rajatise võimsus vähenenuks 1000 hobujõult 85 hobujõule.

Tema protestidest ei olnud aga kasu. Järgmistel kuudel tekkisid kõrbesse pikkade rennide kujulised peeglite read ning 1913. aasta juunis sai veidi üle 1200 m2 suurune rajatis valmis.

Avamisele kutsutute seas oli ka lord Kitchener. Näinud, kuidas rajatis pumpas tunnis põldudele üle 400 000 liitrit vett, pakkus ta Shumanile õhinal, et rahastab ka järgmiste päikesesüsteemide rajamist.

Arvutused näitasid, et päikesejaamast saadud energia oli 16 korda odavam kui Egiptusesse imporditava kivisöe hind. Britid nägid seetõttu häid võimalusi ka oma kontrolli all olevas ja kuivas Sudaanis, mis samuti puuvilla tootmiseks suurepäraselt sobis. Maadi rajatise avamisel viibis ka Saksamaa suur­saadik. Varsti pärast seda tehti Shumanile ettepanek ehitada päikesejaamad Saksamaa Aafrika kolooniatesse.

„Päikeseenergia on nüüd fakt, mitte enam lihtsalt „ilus võimalus“,“ kirjutas Shuman 1914. aastal rõõmsalt.

Edujoovastuses arvutas Shuman välja, et kui Saharasse rajada 51 800 km2 suurune päikesejaam, siis kataks sellest saadav energia kogu maailma energiatarbimisvajaduse. Tema unistused ei täitunud siiski kunagi. 1914. aasta augustis puhkes Esimene maa­ilmasõda. Shuman saadeti koju ning Maadi rajatis jäeti maha.

Samal aastal ostis Suurbritannia enamusosaluse Anglo-Pärsia naftakompaniist, et saada juurdepääs mõni aasta varem Pärsiast leitud naftamaardlatele. Ühemõtteline investeering naftasse tegi Shumani unistustele lõpu. Nagu kiuste asusid suurimad naftaleiukohad maailma kõige päikeseküllasemates piirkondades. Frank Shuman aga ei pidanud nafta võidukäiku siiski oma silmaga nägema, sest ta suri 1918. aasta aprillis kõigest 56aastasena.

Alles 60 aastat hiljem võttis maailm tema visiooni uuesti käsile. Tänapäeval on päikeseenergia taas moes.