Dažniausiai išskiriami tokie tiesioginės saulės energijos panaudojimo būdai: 1) saulės energijos vertimas elektra fotoelementais, 2) saulės džiovyklos, viryklės ir krosnys, 3) vandens gėlinimas, 4) vandens ir pastatų šildymas, 5) skysčių aušinimas.
Fotoelektra – tai tokia elektros energija, kuri yra gaunama tiesiogiai iš šviesos energijos, naudojant fotoelektrinius keitiklius. Pradžioje, atradus fotoelektros reiškinį, smulkūs fotoelektriniai keitikliai buvo naudojami laikrodžiams, kalkuliatoriams ir kitai elektroninei aparatūrai maitinti. Tuo tarpu didesnės galios fotoelektriniai keitikliai buvo naudojami kosminiuose laivuose, o vėliau ir energetikoje – norint saulės spindulinę energiją tiesiogiai paversti elektros energija. Šioje referato dalyje bus aptarta fotoelektra ir fotoelektros panaudojimo galimybės.
Fotoelektriniai keitikliai buvo išrasti tik 1954 metais, todėl tai yra gana nauja atsinaujinančių išteklių atšaka. Kitos (biomasės kuro deginimo, vandens ir vėjo) energijos naudojimo technologijos buvo žinomos ir kuriamos jau daugelį šimtmečių, galbūt todėl pastarieji atsinaujinančiosios energijos šaltiniai yra kur kas populiaresni ir plačiau naudojami nei fotoelektros metodas. Ir visgi, praėjus kiek daugiau nei 50 metų, fotoelektros srityje jau padaryta didelė pažanga. Fotoelektros keitikliai buvo patobulinti, ženkliai padidėjo jų naudingo veikimo koeficientai, jų gamybos technologijos daug kartų atpigo. Kadangi šis procesas ir toliau juda tokia kryptimi, galima daryti prielaidą, kad fotoelektros keitikliai vis labiau populiarės, atpigs ir palaipsniui galės konkuruoti su kitomis atsinaujinančiomis energijos šaltinių šakomis, be to, vieną dieną galės pakeisti vyraujančią priklausomybę nuo iškastinio kuro. Tai patvirtina ir atsinaujinančiųjų šaltinių energijos technologijų srityje dirbančių mokslininkų teigimas, kad šios rūšies energija gali patenkinti arba visus žmonijos poreikius, arba bent didžiąją jų dalį.
Jungtinėje Karalystėje buvo atliktas tyrimas ir paskelbta to tyrimo ataskaita „Energijos kaina”, kurioje teigiama, kad visame pasaulyje iškastinio kuro kontrolė siejama su korupcija ir smurtu. O to kuro deginimas, kaip žinome, sukelia aplinkos taršą ir nepageidaujamus klimato pokyčius. Pasak autorių, pergalės prieš pasaulinį atšilimą paslaptis slypi energijos gamybos pertvarkyme, kurio pagrindas būtų atsinaujinantys energijos šaltiniai. Šiuo metu pasaulyje iš atsinaujinančiųjų šaltinių gaunama dar tik 13 % energijos, tačiau yra potencialas gaminti 120 kartų daugiau. Tai atveria puikias galimybes plėstis ekologiškoms energijos gavimo technologijoms, tame tarpe ir fotoelektros metodui. Dideles viltis su fotoelektra sieja ir Jungtinės Tautos, kadangi paskirstytas ekologiškai švarus elektros energijos generavimas, naudojant autonomines saulės ir kitas atsinaujinančiųjų šaltinių elektrines, būtų geriausias sprendimas regionuose, kur neišplėtota elektros energetikos infrastruktūra (arba jos visiškai nėra) ir žmonės neturi galimybių naudotis elektros energija, tai yra, gyvena skurde ir prastomis gyvenimo sąlygomis. Norint pasiekti gerų rezultatų pagal „Energijos kainos“ ataskaitą, tereikia palaipsniui pereiti nuo iškastinio kuro prie atsinaujinančiųjų energijos šaltinių. Tai padėtų ne tik kovoti prieš pasaulinį klimato atšilimą, bet ir sumažintų išlaidas. Pavyzdžiui, visa už Sacharos į pietus esanti Afrika galėtų būti aprūpinta energija iš saulės už mažiau negu 70 % tų lėšų, kurios kasmet pasaulyje skiriamos iškastiniam kurui.
Elektra gali būti paverčiama ir saulės šiluminė energija. Tokių terminių jėgainių veikimo principas pagrįstas tuo, kad veidrodžiais saulės šviesa nukreipiama į bokšte įtaisytą garo generatorių. Toks generatorius suką turbiną, kurios mechaninė energija verčiama elektra.
Saulės džiovyklos, viryklės (krosnys). Saulės energija nuo seno naudojama maisto produktams- vaisiams, daržovėms, žuvims džiovinti (tai apsaugo nuo bakterijų dauginimosi ir leidžia ilgiau išsaugoti produktus). Natūralus džiovinimas lėtas, tad sukurta įvairių džiovyklų tipų.
Papraščiausia saulės viryklė (krosnis) – tai uždara dėžė, jos dugnas ir šonai padengti stora šilumos ižoliacija, o atkeliamas hermetiškas viršutinis dangtis, pagamintas iš skaidrių dangų (stiklo, plevelės, turi 30-400 nuolydį į Saulę. Karštą vasaros dieną temperatūra saulės viryklėje gali viršyti 1000C.
Vandens gėlinimas. Galimi įvairūs techniniai sprendimai, paprasčiausias būtų toks: distiliavimui skirtas vanduo patenka į negilų plokščią indą su juodu dugnu. Tokiame inde vanduo greitai išyla, garuoja; garai liečiasi su stiklu, kondensuojasi ir nuteka į švaraus (gėlo) vandens baką.
Vandens ir pastatų šildymas. Dažniausios buitinio vndens šildymo sistemos. Jos yra dviejų tipų- gravitacinės ir priverstinės cirkuliacijos. Gravitacinėse sistemose Saulės kolektoriai (juoda metalinė plokštė su joje įmontuotais vamzdeliais, kuriais teka šildomas vanduo) įrengiami 0,5 m žemiau nei bakas-akumuliatorius. Vanduo cirkuliuoja dėl skirtingo karšto ir šalto vandens tankio. Priverstinės cirkuliacijos sistemos sudėtingesnės. Čia vandens cirkuliaciją užtikrina periodiškai veikiantis siurblys. Papildomai gali būti sumontuotas rezervinis elektrinis kaitintuvas.
Egzistuoja aktyviosios ir pasyviosios pastatų šildymo sistemos. Aktyviosios sistemos- analogiškos karšto vandens ruošimo sistemoms, tik čia bakas-akumuliatorius didelis, kad pagrindinę energijos dalį būtų galima sukaupti vasarą. Saulės kolektoriuose pašildytas vanduo (iki +40-900C) pumpuojamas į rezervuarą-akumuliatorių, iš kurio tiekiamas į pastato šildymo sistemą. Tačiau tokios sistemos ekonomiškai neefektyvios dėl aukštos sezoninų akumuliatorių kainos bei didelių šilumos nuostolių akumuliatoriuose. Pasyviosios sistemos- be kolektorių, neturi beveik jokios papildomos techninės įrangos, o efektas gaunamas dėl tinkamos pastato orientacijos pasaulio šalių atžvilgiu ir specialios konstrukčijos.
Pasyvios pastatų šildymo Saulės sistemos būna: tiesioginės (Saulės spinduliai patenka pro langus, stiklines sienas ar stogą, sugeriami masyvaus betono grindyse ar sienose; energija kaupiama dieną, o naktį- atiduodama patalpai) ir netiesioginės, sumontuojant specialų pastato konstrukcinį elementą, kaupiantį šilumą (tai stiklas, dengiantis juodą, masyvią, šilumai laidžią pietinę sieną su orotarpu tarp sienos ir stiklo). Pasyvios sistemos teikia 10-30 proc. Pastatui reikalingos šilumos.
Saulės energijos naudojimas šaldymui. Tam tikromis salygomis (sutemus, esant debesuotam ar drėgnam orui) kolektorius gali aušinti skystį, cirkuliojantį iš bako-akomuliatoriaus. Išvardinti saulės energijos panaudojimo būdai plačiai paplitę pasaulyje ir pradedami taikyti Lietuvoje.
