Главная Жизнь 04:00 02 Сентября 2011 4691
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 00:01 / 14 Августа 2026 16929
Рожайте, если приспичило

В ходе очередной «реформы» петербургская медицина погрузилась в хаос

Ирина Смирнова
Труд

Примерно так ответили медики жительнице Санкт-Петербурга, которую не смогли довезти до роддома. Скорая с роженицей застряла в пробке в центре города на Неве, и тогда без пяти минут маме предложили дойти до роддома...

Романа Карецкого признали виновным в государственной измене и в контрабанде научно-технической информации

Московский городской суд вынес приговор гражданину России Роману Карецкому, который собирался продать на Украину запчасти для авиационной военной техники. Об этом сообщает в пятницу, 17 июля, Центр общественных связей (ЦОС) Федеральной службы...

Жизнь 18:01 / 25 Июля 2026 6258
Последняя колонка

На аукционе Sotheby's скелет тираннозавра Рекса продан за рекордную сумму

Труд

Даже медные монеты о многом могут рассказать Археологи завершили исследование старинных монет, найденных на месте шведской крепости Ниеншанц на Охтинском мысе. Описанные учеными Российской академии наук раритеты раскрыли сразу...

Жизнь 00:01 / 24 Июля 2026 5315
Календарь: 24 июля

Сто лет назад родился выдающийся ученый в области систем жизнеобеспечения экипажей самолетов и космических кораблей Гай Северин

Труд

1774 В бою с турками на крымском горном перевале будущий светлейший князь и генерал-фельдмаршал Михаил Кутузов получил тяжелое ранение и лишился глаза. 1790 Во Франции близ гасконского городка Барботан упал метеорит —...

Жизнь 00:03 / 24 Июля 2026 4664
Страховка для семьи

Любовь любовью, а табачок – врозь. Мешает ли брачный контракт романтике отношений?

Надежда Арабкина, спецкор «Труда»
Труд

Замуж я вышла давно и по любви. За 18 лет любовь иссохла до такой степени, что даже о мирном разводе договориться не удалось. Спор из избы был вынесен в суд. Бывший муж нанял адвоката, чтобы...

Бои там ведут группировки российских войск «Запад»

Кадр видеозаписи: страница Министерства обороны России «ВКонтакте»

В ходе специальной военной операции подразделения Вооружённых сил России дошли до окрестностей города Славянска в Донецкой Народной Республике. Об этом в четверг, 16 июля, сообщает РИА Новости со ссылкой на заместителя командира 9-го инженерно-саперного...

Жизнь 19:01 / 18 Июля 2026 4284
Последняя колонка

Жителей средней полосы России в конце июля ждет нашествие комаров

Труд

Вороной жеребец бродил по улице Необычное происшествие случилось в Эхирит-Булагатском районе Иркутской области. В полицию обратился владелец магазина с жалобой на неизвестного грабителя, разбившего витрину. Но вот...

Противник понёс эти потери в зонах ответственности группировок войск «Север», «Юг» и «Днепр»

Кадр видеозаписи: страница Министерства обороны России «ВКонтакте»

Вооружённые силы Украины (ВСУ) с 4 по 10 июля потеряли в боях с группировками российских войск «Север», «Юг» и «Днепр» без малого 2,7 тысячи человек личного состава. Об этом сообщает в своём канале на платформе...

Жизнь 18:01 / 11 Июля 2026 3734
Последняя колонка

Символу Московского зоопарка манулу Тимофею подыскали трех невест

Труд

Бесплатный сыр бывает сами знаете где Подарком судьбы показалась 50-летнему туристу из Москвы, приехавшему на отдых в Сочи, найденная на вокзале банковская карта. Недолго думая, он отправился с нею в магазин...

Репортаж из Белгорода, ставшего прифронтовым

Анжелика Заозерская, Москва - Белгород
Труд
Белгородцы живут, работают, строят и даже гуляют. Фото автора

Приграничная Белгородская область за четыре с лишним года специальной военной операции научилась жить в условиях прифронтовой местности. Здесь давно нет паники, даже когда обстрелы становятся особенно ожесточенными и массированными, —...

Жизнь 00:01 / 10 Июля 2026 3425
Календарь: 10 июля

170 лет назад родился выдающийся физик Никола Тесла

Труд

1709 День победы русской армии под командованием Петра I над шведами в Полтавском сражении. 1765 Родился Петр Багратион, князь, герой Отечественной войны 1812 года. Был смертельно ранен в сражении на Бородинском поле. 1856 В семье...

За неделю Вооружённые силы России нанесли без малого два десятка таких ударов

В ходе специальной военной операции Вооружённые силы России с 11 по 17 июля нанесли 19 групповых ударов по целям на Украине. Об этом сообщила пресс-служба Министерства обороны РФ. Ведомство опубликовало свою сводку в канале на платформе «Макс»....

Противник понёс из ха минувшую неделю в зонах ответственности группировок войск «Центр», «Восток» и «Днепр»

Кадр видеозаписи: страница Министерства обороны России «ВКонтакте»

Вооружённые силы Украины (ВСУ) с 11 по 17 июля потеряли в боях с подразделениями группировок российских войск «Центр», «Восток» и «Днепр» в зоне специальной военной операции более шести тысяч человек личного...

Противник понёс эти потери в зонах ответственности группировок войск «Север», «Юг» и «Запад»

Кадр видеозаписи: страница Министерства обороны России «ВКонтакте»

Вооружённые силы Украины (ВСУ) с 11 по 17 июля потеряли в боях с подразделениями группировок российских войск «Север», «Юг» и «Запад» в зоне специальной военной операции более четырёх тысяч человек личного...

Жизнь 00:01 / 17 Июля 2026 3141
Календарь: 17 июля

180 лет назад родился знаменитый путешественник Николай Миклухо-Маклай

Труд

1762 Скончался Петр III, российский император, который взошел на престол после Елизаветы Петровны и был свергнут с него собственной супругой Екатериной II с помощью гвардии. 1846 Родился Николай Николаевич Миклухо-Маклай,...

На их счет есть невеселая шутка: они как будто прозрачные, потому что их в упор не видят. А зря

Надежда Арабкина, спецкор «Труда»
Труд

Актриса Ксения Раппопорт публично возмутилась, что российская киноиндустрия напрочь игнорирует тот факт, что женщина после 50 лет продолжает оставаться главной героиней своей жизни. Актриса сетует: ей предлагают сыграть чью-то маму...





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?