Главная Жизнь 04:00 02 Сентября 2011 4469
Охота на солнечного зайчика
Человечество нашло замену солнечным батареям
Валерий Чумаков

Гиперболоид инженера Архимеда

Вообще-то в солнечной энергетике на кремниевых элементах свет клином не сошелся. Способов преобразования солнечной энергии в электрическую существует множество. И использование солнечных батарей (то есть фотоэлектрических преобразователей) — лишь один из них. Срок службы батареи составляет примерно 30 лет. За эти годы элемент, на изготовление которого ушел всего 1 килограмм солнечного кремния, может дать столько же электроэнергии, сколько производится при сжигании 75 тонн нефти. Однако на окупаемость такие элементы выходят пока только на 14-15-м году работы, а это по сравнению с теми же тепловыми электростанциями непозволительно долго.

Поэтому для преобразования солнечной энергии в электрическую в промышленных масштабах сейчас в основном используют значительно более дешевый способ, предложенный, согласно легенде, еще в III веке до н. э. знаменитым ученым Архимедом Сиракузским. Правда, солнечный свет он использовал тогда вовсе не с мирной целью получения дешевой энергии, а для обороны родных Сиракуз, атакованных с моря галерами римского полководца Марцелла. Вот что писал об этом в своей «Истории» византийский хронист Цец: «Когда римские корабли находились на расстоянии полета стрелы, Архимед стал действовать шестиугольным зеркалом, составленным из небольших четырехугольных зеркал, которые можно было двигать при помощи шарниров и металлических планок. Он установил это зеркало так, чтобы оно пересекалось в середине зимней и летней солнечными линиями, и поэтому принятые этим зеркалом солнечные лучи, отражаясь, создавали жар, который обращал суда римлян в пепел, хотя они находились на расстоянии полета стрелы».

Именно на этом принципе основана работа современных гелиоэлектростанций. Установленные на значительной, до нескольких тысяч квадратных метров, территории зеркала-гелиостаты, поворачивающиеся вслед за Солнцем, направляют лучи солнечного света на емкость с теплоприемником, в качестве которого обычно выступает вода. Дальше все происходит так же, как на обычных ТЭС: вода нагревается, закипает, превращается в пар, пар крутит турбину, турбина передает вращение на ротор генератора, а тот вырабатывает электричество. В США сейчас работает несколько гибридных солнечно-тепловых электростанций общей мощностью более 600 МВт.

Всесоюзный солярий

Первая в мире промышленная солнечная электростанция была построена в 1986 году в СССР, в Крыму, недалеко от города Щелкино. СЭС-5, обошедшаяся Советскому Союзу в сумасшедшую сумму — 29,5 млн. рублей, — состояла из 80-метровой башни с установленным на ней котлом-парогенератором и 1600 поворачивающихся по командам ЭВМ (если кто не помнит, именно так в те недалекие времена в СССР назывались компьютеры — электронно-вычислительные машины) гелиостатов 5×5 метров каждый. Станция имела пиковую мощность 5 МВт. Столько же, сколько у первого советского ядерного реактора. За 10 лет работы она выработала 2 млн. кВт/ч электроэнергии, однако стоимость ее электричества оказалась довольно высокой, и в середине 90-х правительство Украины решило станцию закрыть.

В это время работы активизировались в Штатах, где компания Loose Industries в самом конце 1989 года запустила 80-мегаваттную солнечно-газовую электростанцию. За следующие пять лет та же компания только в Калифорнии построила таких СЭС еще на 480 МВт и довела стоимость одного солнечно-газового кВт/ч до 7–8 центов. Что совсем неплохо по сравнению с 15 центами за кВт/ч энергии — во столько обходится электричество, производимое на АЭС.

Грелка

Использовать энергию Солн-ца в быту можно и без превращения ее в электричество. Для того чтобы протопить холодную комнату или нагреть воду в водопроводе, можно напрямую воспользоваться солнечным теплом. Установки, собирающие, сохраняющие и передающие это тепло, называются солнечными коллекторами. Обычно коллекторы производятся для нужд какого-то конкретного здания. В простейшем варианте все выглядит так: на крыше дома или на его южной стене устанавливается панель, состоящая из тоненьких трубочек, по которым в специальный бак-аккумулятор подается вода. Солнце нагревает трубки, трубки нагревают воду, горячая вода (ее температура в такой системе при использовании зеркального поддона может доходить до 60–90 градусов) накапливается в баке и потом используется для обогрева или горячего водоснабжения. Дома, оборудованные такими системами (которые обычно доукомплектовываются и кремниевыми солнечными элементами), называются «солнечными домами». С одной стороны, такой «солнечный дом» стоит несколько дороже, чем его обычный собрат, но с другой, он позволяет резко сократить коммунальные платежи — на 50–70%.

Однако встречаются и куда более навороченные системы. Одна из них была сооружена в США в штате Нью-Мексико еще в 1978 году и работает до сих пор. Она называется Национальной солнечной установкой для тепловых испытаний (NSTTF). Принадлежит она Пентагону и применяется для проверки жаропрочности корпусов ракет, военных и гражданских. Состоит NSTTF из 60-метровой башни-мишени и 220 гелиостатов размером 6×6 метров каждый. Зеркала, как в архимедовой установке, направляют солнечные зайчики в одно полутораметровое пятнышко на верхушке устройства, где температура в солнечные дни поднимается до 2000 градусов Цельсия. Всего в 2,5 раза меньше, чем на поверхности Солнца, и в 2 раза выше температуры горения напалма. Установка занимает территорию в 8500 кв. м, выдает мощность 5 МВт.

Сколько нужно крыш

Но такие монстры — пока скорее исключение. А вот «солнечные дома» на Западе — уже почти правило. Почти, потому что и там не каждый обыватель готов заплатить за дом лишние 10 тысяч долларов (1500–3000 — за солнечные коллекторы и 7000 — за элементы), ожидая, что вложения окупятся через 7–10 лет. Именно поэтому правительства развитых стран, то есть тех стран, которые имеют возможность беспокоиться об экологии и о послезавтрашнем дне, и разрабатывают программы, помогающие людям понять, с какой стороны солнечный бутерброд намазан маслом. Названия этих проектов особым разнообразием не отличаются. Первый был разработан еще в 1990 году в Германии, являющейся страной — лидером по постройке «солнечных домов», и назывался «1000 солнечных крыш». Следом за Германией подобный проект, только под названием «100 тысяч солнечных крыш», был принят для всех стран — членов ЕС. В Японии солнечная энергетика начала продвижение под кодовым названием «70 тысяч солнечных крыш». И, наконец, последний проект родился в США. Со свойственной американцам гигантоманией он был назван «1 миллион солнечных крыш». Наверное, не из экологических, а из чисто меркантильных интересов присоединилась к этому движению и Монголия с проектом «40 тысяч солнечных юрт».

Жители и организации, решившие потратиться на дооборудование своих домов и офисов солнечными коллекторами и батареями, попадают в особые реестры. После чего начинают пользоваться привилегиями. Во-первых, государство компенсирует им часть затраченных средств. Во-вторых, они получают особые налоговые льготы. В-третьих, для них открывается доступ к специальным льготным кредитам и беспроцентным ссудам. Их бесплатно обучают пользованию такой домашней энергосистемой, а для компаний, занимающихся производством, продажей и установкой солнечной техники, проводят бесплатные маркетинговые исследования, которые стоят немало. К участию в этих программах подключают всех, кого только можно. Европейское космическое агентство, например, снабжает участников европейской программы картами соляризации, с тем чтобы те знали, где установленная батарея даст больше электричества. В США на аналогичную программу уже потрачено более 6 млрд. долларов. В результате Штаты свою программу уже перевыполнили: тут солнечная технология уже используется в 1,5 млн. домов. Все вместе они экономят около 1400 МВт. А 1400 сэкономленных мегаватт — это примерно 14 млн. тонн не сожженной за год нефти.

В Германии государство не только компенсирует «солнцепоклонникам» до 70% затрат на соляризацию домов, но еще и покупает у них произведенное электричество по ценам, сильно превышающим рыночные. То есть днем, когда дом потребляет энергии мало, а производит много, ее излишки уходят в городскую сеть, а хозяин получает по 80 евроцентов за каждый сданный кВт/ч. Ночью же он сам покупает у этой сети электричество, но уже по 20 евроцентов. Благодаря этой программе в стране мостят солнечными элементами по полмиллиона квадратных метров крыш в год.

Справедливости ради стоит сказать, что в России тоже кое-где стоят «солнечные дома». В Краснодарском крае существует целая «солнечная деревня» из 40 домов, крыша каждого из которых украшена киловаттной солнечной батареей. Несколько домов, использующих солнечные коллекторы, построены в Москве и во Владивостоке. Кстати, те кто думает, что знаменитые «золотые мозги», венчающие здание Академии наук РФ, — это солнечные батареи, ошибаются. Золотоцветные трубчатые конструкции к энергии Солнца не имеют никакого отношения, это чисто декоративный элемент, добавленный к проекту академиком Келдышем, являвшимся в начале 1970-х президентом академии и мечтавшим, чтобы в новом здании было что-то космическое.

А в программном документе главного российского энергопроизводителя под названием «Концепция технической политики ОАО РАО „ЕЭС России“ на период до 2030 года» солнечной энергетике вообще и солнечным коллекторам в частности посвящено целых полстраницы из 90. Ну хоть что то, это для нас уже неплохо.

Пить или не пить? На войне эта дилемма нередко превращалась в вопрос жизни и смерти

Владислав Ржевский, Калининград
Труд
Кадр из фильма «Судьба человека», который снимался в бывшем Кенигсберге в 1958 году. Фото из открытых источников

В 1945 году, когда советские войска начали наступать уже по чужой земле, происходило немало ЧП, связанных с алкоголем. Отступая, враг оставлял то цистерны со спиртом, то ящики со шнапсом и вином....

Жизнь 00:01 / 21 Марта 2025 7667
Далеко от Москвы

Есть ли жизнь за МКАД? «Труд» ответственно заявляет: есть! Да еще какая!

Юрий Совцов, ведущий рубрики
Труд
Фото: Максим Константинов, globallookpress.com

Нам, похоже, скучно жить без приключений. Иначе чем объяснить появление сообщений, от которых мурашки по коже? Остается пожелать всем любителям острых ощущений, чтобы все в конце концов заканчивалось хорошо, без потерь и потрясений....

Жизнь 02:01 / 21 Марта 2025 6332
Земляк в иллюминаторе

60 лет назад Алексей Леонов совершил исторический выход в открытый космос. А дома его ждали родные люди...

Владислав Ржевский, Калининград
Труд
Этот мурал с 2018 года украшает дом на улице Космонавта Леонова в Калининграде, в котором, к слову, жил его брат –ихтиолог Борис Леонов. Фото автора

В конце 1940-х большая семья Леоновых (трех сыновей и шесть дочек вырастили Евдокия Минаевна и Архип Алексеевич) переехала из Кемерово в Калининград. Город, где прошла его юность и где на Старом кладбище упокоились родители, прославленный космонавт...

В разных частях России разгораются скандалы с одарением жилищными сертификатами новоиспеченных россиян

Михаил МОРОЗОВ, обозреватель "Труда"
Труд
Фото: © Belkin Alexey, globallookpress.com

Случаи невиданной щедрости за бюджетный счет по отношению к не так давно прибывшим к нам из стран ближнего зарубежья гражданам далеко не частные, таких примеров все больше. Но федеральная власть на возмущенные...

Жизнь 00:01 / 14 Марта 2025 4293
Календарь: 14 марта

В этот день в 1879 году родился выдающийся физик Альберт Эйнштейн

Труд
Швейцарский, немецкий и американский физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики Альберт Эйнштейн. Фото: © Scherl, globallookpress.com

1492 Супруга Хуана II кастильская королева Изабелла распорядилась выслать из Испании 150 тысяч евреев, если те не примут католичество. 1835 Родился Джованни Скиапарелли, итальянский астроном. В 1877 году он обнаружил...

Власть имущие привычно ужесточают репрессии в отношении автомобилистов

Леонид Ольшанский, вице-президент Движения автомобилистов России
Труд
Фото: © Alexander Legky, globallookpress.com

Вечно актуальная проблема: как повысить безопасность на дорогах? Более 10 лет назад президент Владимир Путин провозгласил, что в этом деле на первом месте стоит строительство новых дорог, на втором — повышение...

Жизнь 20:01 / 15 Марта 2025 4058
Последняя колонка

83% россиян сталкиваются с семейными трудностями - опрос

Труд
Фото: Drazen Zigic, ru.freepik.com

Ловись, рыбка большая Во Всероссийском НИИ рыбного хозяйства и океанографии вывели карпа с геномом белка, который ускоряет процесс набора веса. Генетики рассчитывают научиться выращивать рыбу, которая будет как минимум на четверть...

Жизнь 00:02 / 14 Марта 2025 3942
На паузе

Так что же будет с летним отдыхом в Анапе?

Марина Крючкова
Труд
Фото: © Roman Naumov, globallookpress.com

К 8 марта в Анапе резко потеплело: плюс 19 после двух недель холода в феврале, когда южное побережье покрылось снегом, а коса Голенькая у Бугазского лимана — льдом. Волонтеры спасли там из плена...

Сегодня кому-то опять шлют с фронта весточки. А порой в дома черным вихрем врываются похоронки

Надежда Арабкина
Труд
Фото: Никита Цицаги/news.ru, globallookpress.com

В Подмосковье на четвертом километре Осташковского шоссе в морозный февральский день хоронят воинов, отдавших жизни на войне, которая войной не называется. В этот день — шестерых. Тянутся траурные процессии,...

В России снова хотят разрешить усыпление бездомных псов

Ирина Хмара
Труд
Фото: © Lee Thomas, globallookpress.com

В Госдуме спешно разработан законопроект по борьбе с бездомными собаками: «С улицы — в приют, через 30 дней — эвтаназия». Поводом послужили очередные резонансные ЧП с нападениями...

Жизнь 00:01 / 28 Февраля 2025 3695
Календарь: 28 февраля

90 лет назад был изобретен нейлон

Труд
Нейлоновые чулки, 1950-е, Германия, Европа. Фото: © our-planet.berlin, globallookpress.com

1732 В Петербурге открылся Кадетский корпус — первое в России военное сухопутное учебное заведение. 1810 Образован Гвардейский экипаж — единственная морская часть русской гвардии в дореволюционной России....

МВД Украины объявило убийство Демьяна Ганула заказным

Кадр видеозаписи с хостинга YouTube

В Одессе убили радикального украинского националиста Демьяна Ганула - организатора поджога Дома профсоюзов в мае 2014 года. Об этом сообщил депутат Верховной рады Украины Алексей Гончаренко (в России внесен в перечень террористов и экстремистов). «По...

«Они отступали через Гончаровку. Сейчас не осталось путей отступления», - отметили в российских силовых структурах

Фото: Дмитрий Смоленко/Keystone Press Agency, globallookpress.com

После освобождения российскими войсками села Гончаровка в Курской области у бойцов вооруженных сил Украины (ВСУ) не осталось путей отступления из региона. Об этом рассказал ТАСС сотрудник российских силовых структур. «Они отступали через...

Жизнь 20:01 / 22 Марта 2025 3385
Последняя колонка

В Перми стали реже разводиться… или чаще вступать в брак

Труд
Фото: © Aleksey Smyshlyaev, globallookpress.com

Пермская аномалия или великий почин? Обнадеживающая новость: в Пермском крае в наступившем году число заключенных браков значительно превышает количество расторгнутых. В январе — феврале свадьбу отпраздновали 1907...

По словам члена Общественной палаты России, большинство населения не желает покидать свои дома

Фото: Cover Images/Keystone Press Agency, globallookpress.com

Многие жители приграничных сел Сумской области Украины отказываются покидать свои дома, так как ждут российскую армию. Об этом рассказал РИА Новости председатель комиссии Общественной палаты РФ по вопросам суверенитета, сопредседатель координационного...

Жизнь 00:03 / 21 Марта 2025 3348
В этой роще березовой…

Городские власти Санкт-Петербурга собираются закатать в бетон еще один парк

Ирина Смирнова
Труд
Петербуржцы не хотят увидеть свою рощу такой... Фото: © Ilya Moskovets, globallookpress.com

Пикник на пляже, включающий угощение чечевичной похлебкой, весенний сбор мусора, а также запись видеообращения к губернатору Петербурга Александру Беглову и премьеру Михаилу Мишустину, — так отметили минувшее воскресенье,...