Алла РОЗАНОВА, Брюccель
Вo мнoгих cтранах в пocледнее время реализуютcя прoекты альтернативных иcтoчникoв энергии – ветрoвoй, coлнечнoй, приливoв и oтливoв и т.д. Этo oбуcлoвленo иcтoщением легкoдocтупных запаcов нефти и газа. В качеcтве главной энергетичеcкой альтернативы ученые раccматривают энергию Солнца.
По разным данным, нефти и газа оcталоcь на 20–40 лет, угля и урана – на 150–250. Быcтрее вcего, конечно, иcтощатся запасы нефти. При этом существенным фактором поиска альтернативы является загрязнение окружающей среды традиционными энергетическими установками.
Выбросы тепловых электростанций состоят, в основном, из углекислого газа, который создает тепличный эффект и изменение климата. Другие выбросы включают окислы серы и азота, которые в атмосфере превращаются в серную и азотную кислоты и возвращаются на землю со снегом или в виде кислотных дождей. Токсичные тяжелые металлы, такие как кадмий, ртуть, свинец, могут растворяться кислотами и попадать в питьевую воду и сельскохозяйственные продукты. Существует большие сомнения в определении реальной стоимости электроэнергии, получаемой от атомных электростанций. Ее можно определить после того, как будут решены вопросы безопасности АЭС и ядерных технологий по получению топлива и захоронения отходов и разработаны принципы обращения с оборудованием, зданиями и сооружениями АЭС, выводимыми из эксплуатации через тридцать лет работы. Годовая солнечная энергия
составляет около 100 трлн т – в переводе на условное топливо. Если учесть, что на Земле 6 трлн т различных углеводородов, то значит, что Солнце справилось бы с замещением такого запаса всего за три недели. Таким образом, Земле достаточно сорока минут для обеспечения планеты электричеством на весь год и можно было бы решить все энергетические проблемы человечества на сотни тысяч лет вперед. Конечно, в любом деле есть энтузиасты и первопроходцы, есть прогрессивные фирмы, готовые приступить к промышленному производству новых разработок, но без государственной поддержки решить энергетическую проблему такого масштаба невозможно. Примером для подражания может стать Германия, которая в 1 990 г. приняла государственную программу под названием «1 млн солнечных крыш». Государство компенсациями поддерживает желающих обзавестись специальными солнечными элементами.
В общем, мир давно уже переходит на возобновляемую энергетику, это становится государственной политикой, причем приоритетной. Именно на такой основе идет прогресс в освоении все новых высоких технологий во всех областях экономики. Такую закономерность можно проследить во всех успешно развивающихся странах – также и в тех, которые лишь недавно встали на путь быстрого технического прогресса. Это относится и к разработкам технологий использования энергии солнца.
Почти одновременно с выставкой в Генте в центре Нью-Йорка – Манхеттене на Таймссквер – преподаватели из провинциального университета американского штата Virginia вместе со своими студентами установили «дом света» – Lumen HAUS, который не нуждается в посторонних источниках энергии (фото). К нему уже проявили интерес строительные фирмы, а нефтяные компании США оказали этому проекту финансовую помощь. Как сказал руководитель проекта, они делают это для поддержания своей репутации.
Подобные проекты в США осуществляются по инициативе вузов, но при поддержке прежде всего Департамента (министерства) энергетики.
В создании этого уже функционирующего, но экспериментального дома принимали активное участие студенты и преподаватели с разных факультетов, поскольку «солнечный дом» создавался на стыке разных наук и при использовании новых компьютерных технологий. Именно компьютер и Интернет позволили сделать этот дом «умным». Компьютер без участия хозяев дома следит за движением солнца, управляет в соответствии с его перемещением солнечными панелями, получает непрерывно из Интернета сводки и прогнозы погоды и в соответствии с этой информацией и показаниями своих датчиков регулирует положение солнечных панелей на крыше и стенах дома, а также с помощью других панелей закрывает дом от холодной погоды или же чрезмерного солнца, автоматически начинает согревать комнаты, утеплять их или же охлаждать в жаркую погоду. Несмотря на насыщенность дома высокими технологиями, его приобретение будет обходиться не выше стоимости обычного дома, при условии запуска этого проекта в массовое производство. К тому же содержание такого «дома света» будет дешевле, чем у традиционных домов, ввиду его энергетической самообеспеченности.
Это важное достоинство домов такого типа, если принять во внимание, что традиционные дома в целом по стране потребляют энергии и загрязняют природу в принципе не меньше автотранспорта. «Солнечные» же дома соответствуют установленному государственному стандарту «экологически чистых». За создание лучших и более эффективных домов соревнуется ряд вузов в Европе, Канаде, Китае и США. Следующий смотр их проектов состоится скоро в Испании, а затем в Африке – в Мали
Кроме проектов создания домов будущего и проектов солнечных электростанций, на выставке в Генте были показаны эффективные бытовые солнечные приборы, жаровни и солнечные коллекторы. Они уже применяются для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150°С. Стоимость материалов, необходимых для производства «солнечной кухни» составляет всего 3–7 долл. За 15 мин на солнечной плите можно вскипятить трехлитровый металлический чайник или сварить суп.
До сих пор в развивающихся странах для приготовления пищи активно использовались дрова, для сбора которых прежде всего женщинам приходилось регулярно преодолевать многокилометровые расстояния и нести дрова на себе. Причем традиционные очаги для приготовления пищи имеют малую термическую эффективность – всего в 10%. Кроме того, их использование приводит к массированной вырубке лесов. К тому же от сжигания биомассы ежегодно поступает в атмосферу миллионы тонн СО2.
Положение ухудшается еще и тем, что домохозяйки у традиционных кухонь вдыхают большое количество дыма, что приводит к увеличению заболеваемости дыхательных путей. По данным Всемирной организации здравоохранения ООН, в течение только одного года в 19 странах южнее Сахары, в Пакистане и Афганистане от заболеваний дыхательных путей умерли 800 тыс. детей и 500 тыс. женщин.
Под эгидой ООН существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в 2008 г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 тыс. солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО2 на 1,7 млн т в 2008–2012 гг. Использование солнечных печек при содействии ООН уже сейчас облегчает жизнь бедных людей Африки и Латинской Америки.
Солнечные панели начали проникать и в сферу электронных приборов личного пользования, например, сотовых телефонов и плееров. Корейская компания LG изготовила солнечную батарею для экранов размером в 100×100 мм и толщиной в 0,7 мм и весом в 20 г. В солнечный день зарядка подобных приборов достигается максимум за пять часов.
Цены на «солнечное» электричество неуклонно падают. На выставке в Генте китайский участник сообщил, что стоимость 1 кВт в 1 долл. при использовании более совершенных солнечных модулей уже не является теоретически возможной – это уже реальность, которая будет достигнута в 2010 г. китайской фирмой QS Solar без всяких субсидий со стороны государства. То есть впервые цена солнечного электричества станет дешевле получаемого из обычной электросети. Это будет настоящим революционным прорывом и явится поворотным пунктом для начала широкого перехода на «солнечное» электричество.
В конечном же счете самым эффективным способом будет использование энергии солнца с солнечных панелей, развернутых на орбите Земли. Первый эксперимент такого метода получения электроэнергии намерена осуществить Япония. Японцы работают над тем, чтобы 2015 г. запустить на низкую орбиту опытный спутник, с которого в космосе будут развернуты солнечные панели. Электричество будет сбрасы
ваться на Землю методом «электролуча». Мощность такой экспериментальной станции будет примерно 100 кВт. Первую уже промышленную геостационарную электростанцию Япония будет стремиться запустить к 2030 г. Можно не сомневаться, что к тому времени у Японии появятся конкуренты как в развертывании солнечных панелей в космосе, так и в разработке методов передачи электричества на Землю. Например, российские ученые предлагают использовать для этих целей коротковолновый диапазон СВЧ вплоть до миллиметровых радиоволн. Это даст возможность формировать в космосе узкие пучки при минимальных размерах генераторов и усилителей. Ведутся исследования и по другим направлениям. В частности, российские ученые предлагают размещать солнечные панели с аэростатов на высоте 4 тыс. км. Аэростаты можно установить в любом районе.
Прогресс в развитии солнечных технологий идет быстрее, и он носит более комплексный, интенсивный и интеграционный характер, чем в других областях энергетики.
