Главная Жизнь 04:00 02 Сентября 2011 4399
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.

Жизнь 00:03 / 11 Октября 2024 11481
Охота на ведьм

У россиян бешеный спрос на услуги колдунов, тарологов и нумерологов

Ирина Хмара, спецкор «Труда»
Труд
Фото: © Voller Ernst / Hermann Fuss, globallookpress.com

В Госдуме предложили карать по закону любителей навести порчу или приворожить любимого. Депутатов вдруг озаботило, что народ к колдунам, тарологам и нумерологам валом валит, спрос на их услуги бешеный —...

Жизнь 00:01 / 25 Октября 2024 9622
Даешь сыр в мышеловке

Предприимчивость и стремление граждан полакомиться сыром из мышеловки порой поражают

Ирина Хмара, спецкор «Труда»
Труд
На сайтах знакомств стали пользоваться повышенным спросом матери-одиночки и разведенки с детьми. Фото: Александр Легкий, globallookpress.com

Вот новости последней недели. На сайтах знакомств вдруг стали пользоваться повышенным спросом матери-одиночки и разведенки с детьми. Оказывается, все дело в квартирном вопросе, вернее, в ипотеке. Льготную программу свернули...

Жизнь 00:03 / 25 Октября 2024 9430
Технопарк

Британские исследователи записали движение снежинок

Илья Щербаков, ведущий рубрики
Труд
Фото: © Dennis Fast, globallookpress.com

В пятницу, 25 октября, свой праздник отмечают работники кабельной промышленности. В такой же день в 1879 году компании «Сименс и Гальске» было выдано разрешения на проведение работ по производству...

Жизнь 17:01 / 19 Октября 2024 7368
Пора мыть рот с мылом!

Москва стала лидером «матерщинного» рейтинга

Ирина Хмара, спецкор «Труда»
Труд
Фото: © Mauricio Jordan de Souza Coelho, globallookpress.com

Вот те на! Самым матерящимся городом в стране названа Москва. Столице удалось пробить Дно (город с таким названием в Псковской области в прошлом году стал лидером «матерщинного» рейтинга). На втором...

Жизнь 00:01 / 25 Октября 2024 6708
Календарь: 25 октября

В этот день в 1957 году суд признал Рудольфа Абеля виновным в шпионаже

Труд
Рудольф Иванович Абель (настоящее имя Вильям Генрихович Фишер). Фото: globallookpress.com

1653 В царствование Алексея Михайловича издан Таможенный устав, установивший единую рублевую пошлину на территории России. 1762 Екатерина Великая своим указом повелела заселить малообжитые районы России, в том числе Поволжье...

Жизнь 00:01 / 25 Октября 2024 6102
Бастрыкин, помоги!

Многодетные жители деревни Сабры, что в Ленинградской области, пожаловались главе СКР на… жизнь в деревне

Алекс Зверев
Труд
Александр Иванович просьбе внял: в районную администрацию наведалась проверка. Фото: Гавриил Григоров/пул Кремля, globallookpress.com

Следственный комитет РФ стал последней инстанцией для многодетных семей из маленькой деревни Сабры, что в Ленинградской области. Квартирный вопрос им решить помогли, но ведь для жизни нужна не только крыша над головой. Расстояние...

Жизнь 00:02 / 25 Октября 2024 6062
Бабушка или няня?

Вот вам, родители, задание на каникулы: найти ответ на этот вопрос

Марина Крючкова
Труд
Фото: © michael steiner, globallookpress.com

Ну вот и каникулы — в большинстве российских школ они продлятся всю следующую неделю. О головной боли родителей, с кем же оставить детей на пять рабочих дней, напоминают даже поисковики. Что бы...

Жизнь 19:01 / 26 Октября 2024 5810
Последняя колонка

59% россиян сталкиваются с профессиональным выгоранием - Mainsgroup

Труд
Фото: © Jonathan Ford, globallookpress.com

Многовато для ухи Жителя Иркутской области на трассе остановили полицейские: из машины несло рыбой. Нюх не обманул служителей правопорядка: в салоне и багажнике оказалось 15 ящиков с уловом — 1660...

Жизнь 00:03 / 08 Ноября 2024 5335
…И о погоде

11 ноября в Баку стартует климатический саммит ООН

Марина Крючкова
Труд
Последствия наводнения в Валенсии, Испания, 4 ноября 2024 г. Фото: globallookpress.com

«Природа сошла с ума!» — вздыхаем мы, наблюдая за нынешними погодными качелями, когда на смену самой дождливой в истории метеонаблюдений в Москве пятницы, 1 ноября, уже через два дня...

Жизнь 19:01 / 26 Октября 2024 5245
Драку заказывали?

Выяснение бытовых отношений выходит на новый уровень. Обиженным проще оплатить акт отмщения по сходной цене

Максим Башкеев
Труд
Оказывается, если у кого-то сгорела машина, это могла быть чья-то месть. Фото: Imago/www.imago-images.de, globallookpress.com

Выяснение бытовых отношений выходит на новый уровень. Самому скандалить или заниматься рукоприкладством с риском получить сдачи уже не модно. Сегодня обиженным проще оплатить акт отмщения по сходной цене. Нынешней осенью...

Бизнесмены и чиновники спорят, сколько нам нужно мигрантов. А вы-то сами как думаете?

Александр Киденис
Труд
Фото: © Zamir Usmanov, globallookpress.com

С января по сентябрь 2024 года Россию покинули более миллиона иностранных рабочих. В Узбекистан, по сообщениям местных источников, вернулись свыше 450 тысяч граждан, в Таджикистан — 350 тысяч, в Киргизию —...

Были уничтожены по меньшей мере полтора десятка сотрудников Государственного бюро расследования

Фото: пресс-служба Министерства обороны РФ, globallookpress.com

В рамках специальной военной операции российские ракетные войска нанесли удар по штабу Государственного бюро расследования (ГБР) Украины в подконтрольном правящему на Украине политическому режиму городе Запорожье. Об этом рассказал РИА Новости...

Жизнь 00:03 / 11 Октября 2024 4463
СВО: кому верить?

В информационном пространстве развернулось ожесточенное противостояние 

Сергей Беднов
Труд
Фото: © Vladimir Baranov, globallookpress.com

Чем дольше длится СВО, тем ожесточеннее битвы в информационном пространстве. Но речь здесь не о противостоянии российских СМИ пресловутому ЦИПсО, а о нашей, внутренней войне, вовлеченными в которую оказываются...

До полного окружения противника остаются считанные километры

Фото: «Комсомольская правда», globallookpress.com

Подразделения участвующих в специальной военной операции Вооруженных сил России зашли в центр Курахово в Донецкой Народной Республике. Об этом, как сообщает РИА Новости, рассказал советник главы ДНР Ян Гагин. «Наши боевые порядки находятся...

Жизнь 00:01 / 11 Октября 2024 3852
Доигрались?

Почему вдруг столько внимания новой детской игре?

Марина Крючкова
Труд
Фото: © Mike Maple, globallookpress.com

Да что же они как сговорились! То депутаты Госдумы заявляют, что разрабатывают-де закон о запрете пропаганды квадробинга — очередного увлечения школяров 8-14 лет, уже ставшего субкультурой. А теперь вот...

Жизнь 00:15 / 11 Октября 2024 3431
Календарь: 11 октября

В этот день в 1552 году войска Ивана Грозного взяли Казань

Труд
Иван IV Грозный возвращается в Москву после взятия Казани. Рис. Молво. Фото: © Viktor Gritsuk, globallookpress.com

1552 Войска Ивана Грозного взяли Казань. Казанское ханство было ликвидировано, к России присоединилось Среднее Поволжье. Возникли предпосылки для продвижения на Урал и в Сибирь и расширения торговых связей со странами...





Подписаться

Еженедельная рассылка самых важных и интересных новостей от Труда. Без спама.

Подписаться
Спасибо!

Вы подписались на еженедельную рассылку от Труда. Мы пришлем Вам первый выпуск сегодня.

Порядок разделов

Для того, чтобы изменить порядок раделов, передвиньте их и установите в нужной последовательности

Сохранить
Спроси у юриста

Квалифицированные юристы помогут разобраться в правовых коллизиях вашей проблемы

Хотите получать уведомления о самых важных новостях от Труда?