# Солнечные консервы

Геннадий Александрович Разумов

Двадцать лет назад, проплывая Гибралтар, я был невероятно изумлен видом огромной фантастической скалы, возвышающейся на северном берегу знаменитого пролива. Чешуйчатой спиной гигантского дракона нависала она над пенящимися у ее подножья морскими волнами. Скала была неестественно ровной, гладкой и очень черной. Что за тайна раскрывалась за ее странными пологими скатами?

Расположенная на оконечности Гибралтарского полуострова и выступающая в море скала служит символом острого многолетнего испано-английского спора о владении этим небольшим, но стратегически и экономически важным уголком Европы. Расположенная здесь британская военно-морская база вынуждена была обзавестись своими собственными, независимыми от Испании, источниками электроэнергии и воды. Для этого береговая скала и была облицована плитами с навешанными на них солнечными батареями и сборниками дождевой воды. Они позволили обеспечить наземные службы англичан автономной подачей электроэнергии, хозяйственным и питьевыми водоснабжением.

К нашему времени солнечная энергетика широко распространилась по всему свету. С помощью передовых технологий, постоянно обогощающихся новыми открытиями и изобретениями, обеспечиваются светом, теплом и электроэнергией тысячи разных обьектов в десятках стран мира. В США еще в 80-х годах было построено множество гелиоэлектрических установок, обеспечивавших 350 тысяч человек 400 меговаттами электроэнергии. И первенство в этой области всегда держала Южная Калифорния, где в 1981 году было построено 9 солнечных электростанций общей мощностью 354 мегаватт. Тот, кто бывал в районе их действия (пустыня Mojave, в 193 километрах от Barstow) не мог не подивиться величественным сооружениям - 80-тиметровым башням, увенчанными огромными параболическими солнцесборниками. Около 2 тысяч концентрически расположенных гелистатов, управляемых компьютером, как лепестки подсолнухов все время поворачиваются вслед за дневным светилом. Другая крупная гелиоэлектростанция, оборудованная системой плоских фотоэлектрических панелей, заканчивается строительством вблизи города Lancaster.

Существуют перспективные разработки солцеэнергетических установок и на большей высоте, чем в калифорнийской пустыне. Например, очень эффективны гелиостанции, размещаемые на промышленных дирижаблях, воздушных шарах и аэростатах. Их диаметр может достигать 200-300 метров и они могут подниматься на высоту до полукилометра. Это дает заманчивую возможность располагать солнцесборники выше облаков и получать энергию даже в пасмурную погоду. Таким образом, становится устаревшим представление, что солнечные электростанции эффективны лишь в районах с числом солнечных дней не менее 300 в году.

Гелиоэлектростанции на аэростатах могут быть наземного и морского (на якорных платформах) базирования. При этом существует проект такого устройства, когда весь цикл выработки электроэнергии осуществляется в воздухе. В этом случае электрогенератор устанавливается в люльке дирижабля или аэростата (воздушного шара), а электрический ток подается на землю по гибкому кабелю. В другом варианте, например, реализованному по одному российскому патенту, в воздухе располагаются солнечные коллекторы с особым светопоглощающим покрытием, забирающим 97% падающего на них тепла. Благодаря этому подвешенные к аэростату баллоны с водой нагреваются до температуры 200 градусов по Цельсию. Образуется пар, который по гибкому паропроводу подается на землю к паротурбинному силовому агрегату, вырабатывающему электроэнергию. Проект подобной солнечной аэростатной электростанции успешно осуществлен на Тайване.

Но каких бы высот (в буквальном и переносном смысле) не достигали солнечные электростанции, какими бы крупными по мощности они не становились, основная область востребованности гелиоэнергетики - малые и средние энергопотребители. Не могу в этой связи удержаться от того, чтобы не поделиться еще одним ярким впечатлением. Несколько лет назад мне довелось побывать в Кармиеле, небольшом очень красивом зеленом городе с прекрасной современной архитектурой, который расположен на севере Израиля. Ранним утром я вышел на балкон дома, где гостил у родственников, и стал рассматривать на уличном газоне знаменитое израильское чудо - систему капельного орошения.

Неожиданно подняв голову, я замер в удивлении. Крыши почти всех домов были покрыты не красной черепицей, не кровельным железом, как следовало бы ожидать, а большими черными плитами. Это были фотоэлектрические солнечные батареи, служащие одновременно и водонагревателями. Позже я узнал, что практически все дома в этом городе снабжаются электричеством и горячей водой за счет собственных автономных солнечных установок.

Как и во многих других сферах науки и техники, Израиль в области солнечной энергетики тоже сыграл пионерную роль. Он первым начал широко использовать гелиотехнику для бытового и даже промышленного электроснабжения. Израиль оказался и страной-донором солнцеэнергетической технологии, распространившейся по всему миру. Недаром та самая южно-калифорнийская гелиоэлектростанция в пустыне Mojave, ставшая первым в мире серьезным реальным проектом в области альтернативной энергетики, была построена почти целиком по чертежам израильских инженеров.

Сегодня в Южной Калифорнии осуществляется одна из крупнейших в мире солнечных программ, разра ботанная компанией California Edison на основе принятой в 2005 году программы "Million Solar roofs". Соответствуя своему названию, она предусматривает установку миллиона солнечных батарей на пустующих ныне крышах промышленных и коммерческих зданий общей площадью более 6 квадратных километров. Суммарная мощность солнечной электроэнергии, которая может быть получена через 5 лет, составит 250 меговатт, что даст возможность снабдить электропитанием 162 тысячи домов. Первый солнечный электрический ток с крыш зданий по этой программе начал поступать потребителям уже в августе 2008 года. Всего на реализацию проекта с его завершением в 1017 году выделяется 3,2 миллиарда долларов.

Во многих районах США к промышленному внедрению альтернативной солнечной энергетики относятся с достаточным вниманием. Ученые установили, что только в 4-х юго-западных штатах имеются условия для развертывания сети эффективных стационарных солнечных установок с выработкой до 200 тысяч мегаватт электроэнергии в год. Это сопоставимо с производительностью больших гидро- и тепловых электростанций. По словам президента американской компании Edison International Дж.Брайсона "солнечные крыши будут эффективны в условиях жаркого климата, когда электроэнергия становится большим дефицитом из-за интенсивной работы кондиционеров".

Одним из главных препятствий, которые в прошлом тормозили широкое применение солнечных батарей, была их высокая стоимость. Если эксплоатационные расходы за счет отсутствия необходимости в угле, газе или мазуте были совсем небольшими, то капитальные затраты оказывались черезчур велики. Сегодня положение изменилось. Достижения науки и техники в сфере полимерных (вместо силиконовых) технологий позволили создать для солнечных батарей новые более экономичные и эффективные материалы. Среди них, кстати, есть и такие, которые поглощают солнечную энергию даже в пасмурную погоду. При этом достаточно, чтобы днем было лишь несколько хотя бы немного светлых часов, чтобы фотоэлектрические батареи заряжались на целые сутки.

Благодаря новым передовым научно-техническим разработкам стоимость сооружения гелиоустановок и соответсвенно амортизационные расходы в процессе их эксплоатации значительно снизились. В связи с этим и цена вырабатываемой электроэнергии сильно уменьшилась. За 20 лет в Калифорнии она упала с 2,5 долларов до 8 - 23 центов за киловатт-час. Это привело к настоящему взрыву заинтересованности самых разных инвестиционных, строительных и энергоснабжающих компаний, число которых растет от года к году. Является характерным, что только с 2006 по 2008 год производство солнечных установок в Южной Калифорнии выросло в 2 раза.

Нехватку специалистов в области использования солнечной энергии стали восполнять и калифорнийские учебные заведения. Например, в этом году Santa Monica College вводит 3 новых курса по фотогальванике, фотоэлементам и солнечным батареям и начнет готовить профессионалов для работы в солнечной энергетике. "Колледж Санта Моники хочет быть не просто "зеленым" колледжем, но и лидером "зеленых" программ города", - говорит Ж.Бертон, координатор-менеджер учебных проектов.

Власти штата в Сакраменто строят обширные планы по развитию индустрии альтернативной энергетики. Намечено к 2010 году (в крайнем случае к 2013 году) довести использование солнечной и ветровой энергии до 20% от общего энергопотребления, а к 2020- му году - до 33%. Насколько осуществимы эти замыслы покажет время. Хочется надеяться, что развертывание работ по широкому применению экологически чистых источников электроэнергии не только поможет существенно защитить окружающую среду от загрязнения, но и создаст много новых рабочих мест.


ДРУГАЯ ВЕРСИЯ:


Зажигая на кухне газовую конфорку, подкладывая дрова в камин, поворачивая ключ зажигания в машине, мы фактически откупориваем консервные банки. Природный газ, нефть, уголь, торф - это аккумуляторы солнечных лучей, пролитых на землю десятки или десятки тысяч (миллионов) лет назад. Но вместо старых консервов лучше потреблять напрямую свежее.

А количество падающей на землю энергии дневного светила более чем в 3 раза превышает все разведанные запасы подземных топливных ископаемых планеты. И она в 1600 раз больше всех источников, вырабатывающих энергию на Земле. А вот еще одно впечатляющее сравнение: на территорию, равной по площади, например, озеру Эрроухэд, падает столько солнечной энергии, сколько вырабатывает такая крупная гидроэлектростанция, как Гувердем на Колорадо в Неваде.

Научные основы сегодняшней технологии непосредственного использования солнечной энергии заложил великий А.Эйнштейн, получивший в 1921 году нобелевскую премию вовсе не за теорию относительности, как можно было бы подумать, а именно за закон внешнего фотоэффекта.

Как и гениальное прозрение великого ученого, применение солнечных батарей поначалу тоже было связано преимущественно с заоблачной далью. В особенности незаменимыми они оказались для использования в космических аппаратах, где стали основным источником энергии. В условиях же безвоздушного пространства получили распространение и так называемые "солнечные паруса", преобразующие солнечную энергию ("солнечный ветер") прямо в кинетическую. Применение солнечных батарей в безвоздушном пространстве понизилось до самолетных высот, когда в ноябре 1980 года чешский летчик Стив Птачек совершил первый в истории полет на аэроплане, работавшем только на солнечной энергии. Сегодня использование гелиоэнергии в авиации - инженерная рутина. С космического и аэростатного уровня солнечные панели спустились на крыши домов, где активизировалась еще одна их функция - нагрев воды. Таким образом, солнце пришло в квартиры не только лампочками в люстрах, но и горячей водой в ванной и в отопительных батареях.