Главная Жизнь 04:00 02 Сентября 2011 4557
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.

80 лет назад на нынешней площади Победы состоялся первый советский парад

Владислав Ржевский, Калининград
Труд
По площади чеканят шаг летчики, участвовавшие в Восточно-Прусской операции. Фото из открытых источников

«Поверженная прусская столица — Кенигсберг — 7 ноября 1945 года впервые за всю свою семивековую историю увидела великий Октябрьский праздник советского народа» — так 80 лет назад написала...

Российские войска ведут в городе встречные бои, отражая атаки противника

Кадр видео Министерства обороны России

Вооружённые силы Украины (ВСУ) попытались деблокировать город Купянск в Харьковской области. Об этом сообщает Telegram-канал «Иди и смотри». По данным военных корреспондентов, российские войска ведут в Купянске встречные бои, отражая...

В домах столетней постройки исчезают перекрытия, стены, а также силы и средства на их восстановление

Ирина Смирнова
Труд
Фото из открытых источников

Угол Большой Зелениной улицы и Малого проспекта Петроградской стороны, где в августе прошлого года обрушилась часть дома, обретает контуры аномального треугольника. В отличие от Бермудского, наш треугольник вполне рукотворный....

По словам аналитика, без него противник не удержит значительную часть территорий на западе ДНР и в Днепропетровской области

Фото: Алексей Белкин/news.ru, globallookpress.com

Если вооружённые силы Украины (ВСУ) потеряют город Красноармейск (украинское название Покровск) в Донецкой Народной Республике, то это событие будет сопоставимо с потерей Авдеевки или Угледара. Такое мнение высказал в комментарии для интернет-издания...

Жизнь 00:02 / 14 Ноября 2025 4668
Столицу смыла волна

Осенью петербургские историки традиционно вспоминают грандиозное наводнение, случившееся в городе на Неве осенью 1924 года…

Ирина Смирнова
Труд
Фотографии ЦГАКФФД СПб

В официальных документах об этом осталось мало свидетельств, хотя для Питера и государства это событие имело судьбоносные последствия. «Вода в тот день достигла 380 см выше ординара, что совсем немного уступает...

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

Кадр видео: страница Министерства обороны РФ «ВКонтакте»

В ходе специальной военной операции группировки войск «Север», «Юг» и «Запад» Вооружённых сил России за минувшие сутки уничтожили более 600 украинских боевиков. Об этом сообщила на своей странице в социальной...

Это эвакуация высокопоставленных украинских или натовских военных, считает Юрий Кнутов

Фото: Назар Фурик/Zumapress.com, globallookpress.com

Задачей группы спецназа главного управления разведки (ГУР) министерства обороны Украины в Красноармейске (украинское название Покровск) в Донецкой Народной Республике была эвакуация каких-то важных украинских военных или офицеров НАТО. Такое...

Очередная эпопея с хищениями в сфере ЖКХ Петербурга развернулась в Невском районе

Ирина Смирнова, Санкт-Петербург
Труд
Судя по всему, горожан еще ждут сюрпризы с распилом средств, отпущенных на ЖКХ. Фото: Максим Константинов, globallookpress.com

Махинации в государственном казенном учреждении «Жилищное агентство» привели к аресту его директора Андрея Соколова. Октябрьский районный суд отправил фигуранта в СИЗО до 21 декабря. Его и муниципального...

Росстат отрапортовал о сокращении разницы в доходах самых богатых и самых бедных россиян

Анатолий Журин
Труд
Фото: © Federation Council of Russia, globallookpress.com

«Если на клетке слона прочтешь надпись «буйвол», не верь глазам своим», — настоятельно советовал когда-то Козьма Прутков. А на этой неделе СМИ облетело очередное бодрое сообщение Росстата...

Противник понёс их за минувшие сутки в зонах ответственности группировок войск «Центр», «Восток» и «Днепр»

Кадр видео: страница Министерства обороны РФ «ВКонтакте»

В ходе специальной военной операции группировки войск «Центр», «Восток» и «Днепр» Вооружённых сил России за минувшие сутки уничтожили более 750 украинских военнослужащих. Об этом сообщила на своей странице...

Жизнь 20:01 / 08 Ноября 2025 2938
Последняя колонка

Саратовские грибники принесли из леса по корзине трюфелей

Труд
Трюфель. Фото: © Gustavo Valiente, globallookpress.com

От такого медведя мало шансов убежать Российские археологи описали новый вид вымершего гигантского медведя, обитавшего на планете примерно 5 млн лет назад. Как сообщил директор Палеонтологического института РАН Алексей Лопатин,...

Дано ли нам, нынешним, испытать чувство всеобщего единения?

Надежда Арабкина, спецкор «Труда»
Труд
Сейчас люди или на одном «вайбе», или нет. Фото: Алексей Белкин/news.ru, globallookpress.com

Отгуляли ноябрьские. Поздравлений от друзей и знакомых я толком так и не услышала. В лучшем случае на мой вопрос о том, что празднуем, отвечали кратко: «Не разжигай!» Выходной день —...

Жизнь 19:01 / 29 Ноября 2025 2770
Последняя колонка

В Калининграде задержали похитителя дверных ручек

Труд
Фото: © Belkin Alexey, globallookpress.com

Похититель дверных ручек Когда-то в Риме был снят фильм «Похитители велосипедов». А в Калининграде можно было бы снять кино про похитителя дверных ручек. Региональный Фонд капитального ремонта устанавливает в городе...

Сумма штрафа составила три тысячи рублей

Фото: Demian Stringer/Zumapress.com, globallookpress.com

Суд Каменска-Уральского Свердловской области оштрафовал на три тысячи рублей местного жителя Сергея Глухих, который был признан виновным в поиске экстремистских материалов. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на объёдиненную пресс-службу судов...

Жизнь 00:08 / 21 Ноября 2025 2519
Докажите, что вы не дрон!

Найден еще один способ защитить нас от беспилотников? Жулики аплодируют

Марина Крючкова
Труд
Фото: Drazen Zigic, ru.freepik.com

«Нет, мало того что летом я из-за дронов три раза ночевала в аэропорту, а в сентябре почти месяц без интернета на даче сидела. Так теперь еще и должна доказывать, что я не дрон!» Приятельница...

Бывшая замминистра строительства ДНР Юлия Мирваезова обвиняется в краже денег по 14 государственным контрактам

Кадр видеозаписи с хостинга YouTube

Сумма ущерба по уголовному делу в отношении бывшего первого заместителя министра строительства Донецкой Народной Республики Юлии Мерваезовой и других фигурантов, обвиняемых в хищении денег у Министерства обороны РФ, превысил девять миллиардов...





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?