Изучая историю науки и техники, всякий раз ловишь себя на мысли, что всё новое – это хорошо забытое старое. Фактически, любая продуктивная идея проходит своего рода латентный этап, когда она привлекает внимание лишь со стороны небольшой группы специалистов. И только спустя многие десятилетия (не меньше) она начинает наглядно воплощаться в материале, реально изменяя нашу жизнь.
Сегодня нас уже не удивляет стремительный рост зеленой энергетики, который стал главной приметой нового столетия. Широкое использование «даровых» источников энергии вроде солнца и ветра осуществляется теперь в рамках государственных стратегий и международных соглашений. Причем, Европа так резво двинулась в этом направлении, что у нас даже начинает вызывать беспокойство такая поспешность. Однако в этой истории сильнее всего изумляет то обстоятельство, что среди европейских ученых разговоров о замене ископаемого топлива энергией солнца и ветра ведутся уже не менее 130 лет! Об этом красноречиво свидетельствует дореволюционная научная периодика.
Так, в первом номере журнала «Наука и жизнь» за 1890 год (!) была опубликована статья с характерным названием: «Утилизация сил природы», где как раз перечислялись предложения относительно возможных путей использования возобновляемых источников энергии. Основное внимание уделялось ветру. В принципе, удивляться тому не приходится, ведь именно энергия ветра на протяжении многих веков раскручивала жернова мельниц и передвигала по морям и океанам корабли. В России даже после появления паровых двигателей основная часть зерна перемалывалась именно на ветряных мельницах. В этом смысле ветряки для европейских стран совсем не являются экзотикой.
К слову, как раз паровые двигатели, главным топливом для которых служил уголь, с XVIII столетия составили главную конкуренцию ветру. По сравнению с ветряными мельницами и парусниками, данное новшество индустриальной эпохи имеет довольно короткую историю. И надо сказать, что в XIX веке ученые умы целенаправленно искали альтернативу углю, считая его запасы ограниченными. Поэтому в указанном контексте обращение к энергии ветра можно смело трактовать как попытку возврата к давно уже освоенному энергоресурсу. Подчеркиваем: до конца XIX века ветряные мельницы продолжали играть важную роль в сельском хозяйстве. То есть в глазах обычных жителей того времени они еще выступали как вполне работоспособные системы. Следовательно, инженерам и изобретателям было совсем не сложно (и даже логично) найти подобным традиционным агрегатам иное применение. Скажем, для выработки электроэнергии. Благо, для таких технических решений в конце XIX века уже имелся весь комплект необходимого оборудования.
В 1888 году один ученый из Глазго (Англия) рассказал своим коллегам о том, каким образом он использует силу ветра для освещения собственного дома. В своем саду он соорудил обычную (по тем временам) ветряную мельницу. Ось колеса вращения находилась на высоте 11 метров от уровня земли. К оси были прикреплены под прямым углом четыре крыла длиной примерно 4,5 метра. Через ременные приводы эта ветряная мельница вращала динамо-машину, заряжавшую 12 электрических аккумуляторов. Освещение дома производилось как раз через эти аккумуляторы. Их было вполне достаточно для того, чтобы одновременно включать десять ламп с напряжением 25 вольт. Как отмечается в статье, для освещения усадьбы большей мощности не требовалось. Однажды, благодаря сильному ветру, аккумуляторы были так хорошо подзаряжены, что обеспечивали освещение в течение трех вечеров – по четыре часа на каждый вечер. Если бы освещение осуществлялось по старинке, то хозяину дома понадобилось бы зараз до восьмидесяти стеариновых свечей. Кроме того, ученый придумал специальную систему, прерывавшую сообщение аккумуляторов с мельницей в случае очень слабого ветра (при слабом ветре возникал противоположный эффект, разряжавший аккумуляторы).
Отметим, что «чудо-мельница» была собрана из того, что находилось под рукой. То есть в те времена никто не занимался созданием специальных динамо-машин для ветряков. Подобным решениям тогда еще не придавали серьезного значения. И, скорее всего, мало кому приходило в голову, что в начале XXI века в Англии с помощью ветряков начнут вытеснять угольную генерацию. Указанная связь времен, «латентное» вызревание идеи кажется всего лишь случайным совпадением. Однако нельзя исключать и того, что нынешняя борьба с ископаемым топливом вырастает именно оттуда.
Теперь о том, каким путем намеревались «утилизировать» солнечную энергию, также рассматривая ее в качестве альтернативы углю. Проще говоря, с помощью солнца пытались запускать паровые машины. Чтобы была понятна суть самой задумки, вспомним гигантскую солнечную тепловую электростанцию Crescent Dunes, запущенную в Неваде в 2015 году. Еще недавно ее рассматривали как образец прорывной «зеленой» технологии. К сожалению, из-за аварии объект был остановлен спустя четыре года после запуска, хотя сама идея солнечных тепловых электростанций не сбрасывается со счетов. В чем заключалась суть данного проектного решения? С помощью огромных зеркал, занимавших площадь более 6,5 квадратных километров, солнечные лучи узким пучком направлялись на резервуар с водой, распложенный на вершине башни-концентратора высотой 160 метров. Под воздействием солнечной радиации вода превращалась в пар, который приводил в движение турбогенератор.
Отметим, что такими проектами занимались еще в СССР. Например, в 1980-е годы опытная солнечно-тепловая электростанция с проектной мощностью пять МВт была построена в Крыму (закрыта в 1995 году из-за финансовых проблем). То есть данное направление нельзя назвать таким уж новым. Но самое поразительное то, что аналогичные эксперименты проводились еще в конце XIX века! Так, в Париже была продемонстрирована установка, в которой с помощью зеркал и линз солнечные лучи концентрировались в одну точку. Здесь же находился небольшой паровой котел, который можно было использовать для запуска машин самого разного назначения. В частности, данная установка использовалась для работы типографии. Хотя с таким же успехом она могла раскручивать и динамо-машину. Как видим, сам принцип использования солнечной энергии не был утерян, и уже в наши дни он привел к реализации грандиозных (хотя и не очень успешных) проектов в области «зеленой» энергетики.
Была еще одна интересная разработка тех времен, где концентрированная солнечная энергия использовалась не для получения пара, а для воздействия на так называемую термоэлектрическую батарею. Отметим, что работы по непосредственному превращению тепла в электричество ведутся и в наши дни. Пока еще грандиозных проектов на этот счет не представлено, однако не приходится сомневаться, что рано или поздно данное направление даст о себе знать самым впечатляющим образом.
И напоследок упомянем еще одну интересную инновацию, правда, из совершенно другой области. Не так давно мы сообщали о проекте беспилотной летающей платформы, над которым трудятся новосибирские специалисты. По их словам, летающие платформы должны стать некой альтернативой более дорогим в производстве и эксплуатации вертолетам. Безусловно, данная разработка является инновационной. Но дело в том, что идея подобных машин рассматривалась нашими специалистами еще в конце 1950-х годов!
В четвертом номере журнала «Наука и жизнь» за 1960 год была опубликована статья инженера Р. Григорьева, где он подробно изложил идею летающей платформы (именно так и называлась сама статья – «Летающая платформа»). Фактически, автор высказал здесь те же мысли, что были недавно озвучены новосибирские разработчиками. Вертолеты из-за огромного винта получаются громоздкими, тяжелыми и недолго живущими (сказывается сильная вибрация из-за винта). Летающая платформа лишена указанных недостатков. В статье отмечается, что в Московском авиационном институте имени Серго Орджоникидзе разработано несколько моделей таких машин. В частности, один проект был рассчитан на грузоподъемность в 40 тонн. По сути, это были всё те же известные нам квадрокоптеры, только огромных размеров. Интересно, что эта статья появилась в самый разгар вертолетного бума. Возможно, именно по этой причине идея не обратила на себя серьезного внимания. И только по прошествии шестидесяти лет для нее, наконец-то, сложились подходящие условия. Да, продуктивные идеи, как мы сказали выше, «вызревают» слишком долго, о чем как раз и свидетельствует старая научная периодика.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии