Использование солнечной энергии (стр. 2 из 6)

У нас в стране такие работы возглавил Институт солнечной энергии Академии Наук Туркменской ССР, головной в научно-производственном объединении «Солнце». Совершенно ясно, почему это учреждение с названием, будто сошедшим со страниц научно-фантастического романа, расположено именно в Средней Азии — ведь в Ашхабаде в летний полдень на каждый квадратный километр падает поток солнечной энергии, по мощности эквивалентный крупной электростанции!

В первую очередь ученые направили свои усилия на получение с помощью солнечной энергии воды. Вода в пустыне есть, да и найти ее сравнительно нетрудно — расположена она неглубоко. Но использовать эту воду нельзя — слишком много в ней растворено различных солей, она обычно еще более горькая, чем морская. Чтобы применить подпочвенную воду пустыни для полива, для питья, ее нужно обязательно опреснить. Если это удалось сделать, можно считать, что рукотворный оазис готов: здесь можно жить в нормальных условиях, пасти овец, выращивать сады, причем круглый год — солнца достаточно и зимой. По расчетам ученых, только в Туркмении может быть построено семь тысяч таких оазисов. Всю необходимую энергию для них будет давать солнце.

Принцип действия солнечного опреснителя очень прост. Это сосуд с водой, насыщенной солями, закрытый прозрачной крышкой. Вода нагревается солнечными лучами, понемногу испаряется, а пар конденсируется на более холодной крышке. Очищенная вода (соли-то не испарились!) стекает с крышки в другой сосуд.

Конструкции этого типа известны довольно давно. Богатейшие залежи селитры в засушливых районах Чили в прошлом веке почти не разрабатывались из-за отсутствия питьевой воды. Тогда в местечке Лас-Сали-нас по такому принципу был построен опреснитель площадью 5 тысяч квадратных метров, который в жаркий день давал по 20 тысяч литров пресной воды.

Но только сейчас работы по использованию солнечной энергии для опреснения воды развернулись широким фронтом. В туркменском совхозе «Бахарден» впервые в мире запустили самый настоящий «солнечный водопровод», обеспечивающий потребности людей в пресной воде и дающий воду для полива засушливых земель. Миллионы литров опресненной воды, полученной из солнечных установок, намного раздвинут границы совхозных пастбищ.

Очень много энергии люди затрачивают на зимнее отопление жилищ и промышленных зданий, на круглогодичное обеспечение горячего водоснабжения. И здесь на помощь может прийти солнце. Разработаны гелиоустановки, способные обеспечить горячей водой животноводческие фермы. Солнечная ловушка, разработанная армянскими учеными, очень проста по конструкции. Это прямоугольная полутораметровая ячейка, в которой под специальным покрытием, эффективно поглощающим тепло, расположен волнообразный радиатор из системы труб. Стоит только подключить такую ловушку к водопроводу и выставить ее на солнце, как в летний день из нее будет поступать в час до тридцати литров воды, нагретой до 70—80 градусов. Преимущество такой конструкции в том, что из ячеек можно строить, как из кубиков, самые разные установки, намного увеличивая производительность солнечного нагревателя. Специалисты намечают перевести на солнечное теплоснабжение экспериментальный жилой район Еревана. Устройства для нагрева воды (или воздуха), называемые солнечными коллекторами, выпускаются нашей промышленностью. Созданы десятки солнечных установок и систем для горячего водоснабжения производительностью до 100 тонн горячей воды в день для обеспечения самых различных объектов.

Солнечные нагреватели установлены на многочисленных домиках, построенных в различных местах нашей страны. Одна из сторон крутой крыши, обращенная к солнцу, состоит из солнечных нагревателей, с помощью которых дом отапливается и снабжается горячей водой. Планируется постройка целых поселков, состоящих из таких домов.

Не только у нас в стране занимаются проблемой использования солнечной энергии. В первую очередь заинтересовались гелиоэнергетикой ученые стран, расположенных в тропиках, где в году бывает очень много солнечных дней. В Индии, например, разработали целую программу использования солнечной энергии. В Мадрасе действует первая в стране солнечная электростанция. В лабораториях индийских ученых работают экспериментальные опреснительные установки, зерносушилки и водяные насосы. В Делийском университете изготовлена холодильная гелиоустановка, способная охлаждать продукты до 15 градусов ниже нуля. Так что солнце может не только нагревать, но и охлаждать! В соседней с Индией Бирме студенты из технологического института в Рангуне построили кухонную плиту, где солнечное, тепло используется для приготовления пищи.

Даже в Чехословакии, расположенной значительно севернее, работают сейчас 510 установок солнечного теплоснабжения. Общая площадь их действующих коллекторов вдвое превышает размеры футбольного поля! Солнечные лучи обеспечивают теплом детские сады и животноводческие фермы, открытые плавательные бассейны и индивидуальные дома.

В городе Ольгин на Кубе вступила в строй оригинальная солнечная установка, разработанная кубинскими специалистами. Она расположена на крыше детской больницы и обеспечивает ее горячей водой даже в те дни, когда солнце закрыто облаками. По мнению специалистов, такие установки, появившиеся уже и в других кубинских городах, помогут экономить много топлива.

Строительство «солнечного поселка» начато в алжирской провинции Мсила. Всю энергию жители этого довольно большого поселения будут получать от солнца. Каждый жилой дом в этом поселке будет оборудован солнечным коллектором. Отдельные группы солнечных коллекторов обеспечат энергией промышленные и сельскохозяйственные объекты. Специалисты Национальной научно-исследовательской организации Алжира и Университета ООН, спроектировавшие этот поселок, уверены, что он станет прообразом тысяч подобных поселений в жарких странах.

Право называться первым солнечным поселением оспаривает у алжирского поселка австралийский городок Уайт Клиффс, который стал местом строительства оригинальной солнечной электростанции. Принцип использования солнечной энергии здесь особый. Ученые Национального университета в Канберре предложили использовать солнечное тепло для разложения аммиака на водород и азот. Если этим компонентам дать возможность вновь соединиться, выделится тепло, которое можно использовать для работы электростанции точно так же, как и тепло, получаемое при сжигании обычного топлива. Этот метод использования энергии особенно привлекателен тем, что энергию можно запасать впрок в виде еще не прореагировавших азота и водорода и использовать ее ночью или в ненастные дни.

Монтаж гелиостатов Крымской солнечной электростанции

Химический метод получения электричества от солнца вообще довольно заманчив. При его использовании солнечную энергию можно будет запасать впрок, хранить ее как любое другое топливо. Экспериментальная установка, работающая по такому принципу, создана в одном из научных центров в ФРГ. Основной узел этой установки — параболическое зеркало диаметром 1 метр, которое при помощи сложных следящих систем постоянно направлено на солнце. В фокусе зеркала концентрированные солнечные лучи создают температуру 800—1000 градусов. Этой температуры достаточно для разложения серного ангидрида на сернистый ангидрид и кислород, которые закачиваются в специальные емкости. При необходимости компоненты подаются в регенерационный реактор, где в присутствии специального катализатора из них образуется исходный серный ангидрид. При этом температура повышается до 500 градусов. Потом тепло можно использовать для того, чтобы превратить воду в пар, вращающий турбину электрогенератора.

Ученые Энергетического института имени Г. М. Кржижановского проводят эксперименты прямо на крыше своего здания в не столь уж солнечной Москве. Параболическое зеркало, концентрируя солнечные лучи, нагревает до 700 градусов газ, помещенный в металлический цилиндр. Горячий газ не только может превратить в теплообменнике воду в пар, который приведет во вращение турбогенератор. В присутствии специального катализатора он по пути может быть превращен в окись углерода и водород—энергетически значительно более выгодные продукты, чем исходные. Нагревая воду, эти газы не пропадают —они просто остывают. Их можно сжечь и получить дополнительную энергию, причем тогда, когда солнце закрыто тучами или ночью. Продумываются проекты использования солнечной энергии для накопления водорода — как предполагается, универсального топлива будущего. Для этого можно употребить энергию, полученную на солнечных электростанциях, расположенных в пустынях, то есть там, где энергию использовать на месте трудно.

Существуют и совсем необычные пути. Солнечный свет сам по себе может расщепить молекулу воды, если будет присутствовать подходящий катализатор. Еще экзотичнее уже существующие проекты крупномасштабного производства водорода с помощью бактерий! Процесс идет по схеме фотосинтеза: солнечный свет поглощается, например, синезелеными водорослями, которые довольно быстро растут. Эти водоросли могут служить пищей для некоторых бактерий, в процессе жизнедеятельности выделяющих из воды водород. Исследования, которые провели с разными видами бактерий советские и японские ученые, показали, что в принципе всю энергетику города с миллионным населением может обеспечить водород, выделяемый бактериями, питающимися сине-зелеными водорослями на плантации площадью всего 17,5 квадратных километров. По расчетам специалистов Московского государственного университета, водоем размером с Аральское море может обеспечить энергией почти всю нашу страну. Конечно, до воплощения в жизнь подобных проектов еще далеко. Эта остроумная идея и в XXI веке потребует для своего осуществления решить многие научные и инженерные задачи. Использовать для получения энергии живые существа вместо огромных машин — идея, стоящая того, чтобы поломать над ней голову.