Мы уже неоднократно обращали внимание на то, что в нашей стране еще с довоенных времен уделяли весьма серьезное внимание «зеленым» технологиям, актуальность которых заново открыли ближе к нашим дням. Отсюда многие из нас невольно полагают, будто нынешнее обращение к возобновляемым источникам энергии является очень современной темой, открывающей дверь в невиданное ранее будущее. Хотя на самом деле этой теме уже как минимум полторы сотни лет.
До революции использование энергии солнца, ветра и воды обозначалось нашими учеными как «утилизация сил Природы». В конце XIX века в европейских странах (включая и Россию) велись активные эксперименты по всем трем направлениям. Главным мотивом для таких экспериментов служили реальные опасения насчет быстрого истощения запасов ископаемого топлива. Прежде всего – угля. Особое значение придавалось солнечной энергии, поскольку считалось, что она неизмеримо велика и неисчерпаема. Как писали в свое время советские ученые, количество лучистой энергии, получаемой Землей от Солнца, в миллионы (!) раз превосходит энергию, вырабатываемую всеми электростанциями мира. Причем, очень часто отмечался тот факт, что подавляющее количество энергии вырабатывается нами за счет сжигания ископаемого топлива. Ничего хорошего в этом не видели даже в нашей стране, поскольку, согласно консолидированному мнению большинства ученых мира, запасы топлива, накопленные в течение многих веков, расходуются намного быстрее, чем происходит их накопление в природе. Отсюда следовало обращение к возобновляемым источникам энергии, где на энергию Солнца возлагались очень большие надежды.
Отметим, что уже в конце XIX века на этом направлении были получены весьма обнадеживающие практические результаты. Например, солнечную энергию, концентрируемую с помощью параболических зеркал, использовали для кипячения воды и получения пара. Один французский изобретатель даже создал паровой двигатель, где использовался не уголь, а концентрированное тепло от Солнца. Этот двигатель даже приводил в движение типографскую машину, печатавшую газету.
Англичане пошли еще дальше, создав термоэлектрическую батарею, нагреваемую солнечными лучами. Выработанное таким способом электричество направлялось в аккумулятор. Затем – через заряженный аккумулятор – приводился в движение электрический двигатель. Об этом изобретении писали в российский научной периодике 1890 года. То есть уже в то время европейские ученые делали первые шаги к созданию солнечных электростанций. Фотоэлектрических панелей еще не было, но попытки превращения солнечной энергии в электрическую уже были.
Российские ученые также обращались к «солнечной» теме. В 1883 году профессор В. Лигин писал о возможности строительства солнечных установок на юге страны. В 1890 году профессор В. Церасский проводил опыты по расплавлению различных металлов (!) с помощью параболического зеркала.
Тем не менее, непосредственное применение солнечного излучения для энергетических целей вплоть до середины прошлого столетия было ничтожно мало даже в сравнении с использованием силы воды и силы ветра. То есть «утилизация сил Природы» осуществлялась неравномерно. На первое место в этом списке выходила гидроэнергетика, хотя ее доля (в мировом масштабе) в 13 раз уступала генерации на ископаемом топливе. Еще меньшее значение в то время имела ветроэнергетика. О солнечной энергетике и говорить не приходится – она плелась вообще где-то в самом конце (несмотря на вполне успешные эксперименты в данной области).
Последнее обстоятельство воспринималось учеными как досадный факт. Солнце, по их мысли, могло дать человеку энергетическое изобилие, однако он до сих пор не смог воспользоваться такой возможностью в полной мере. В Советском Союзе попытались устранить этот пробел. К середине XX века у нас образовалась достаточно серьезная группа ученых-гелиотехников, разработавших самые разные солнечные устройства. Среди таких устройств – водонагреватели, кипятильники, опреснители соленой воды, солнечные кухни, рефлекторы для лечебных целей, солнечные паровые котлы и т.д.
Некоторые из этих установок были рекомендованы для внедрения в широких масштабах. Правда, здесь же выявились и определенные технические сложности, препятствующие такому широкому внедрению. Главным изъяном оказались высокие затраты на производство и эксплуатацию отдельных установок, из-за чего стоимость получаемой энергии в итоге оказывалась порой выше, чем если бы она вырабатывалась с использованием ископаемого топлива. Кроме того, эффективность применения солнечной энергии прямо зависит от продолжительности и бесперебойности работы этих устройств. Понятно, что в регионах с частой облачностью их применение становится экономически нецелесообразным.
Другое дело – южные регионы страны, где пасмурных дней может не быть в течение нескольких месяцев подряд. По подсчетам советских ученых, в районе трассы Главного Туркменского канала каждый квадратный метр поверхности получает за год столько калорий, сколько их можно получить, сжигая 150 кг угля лучшего качества. Следовательно, здесь вполне можно размещать солнечные установки для бытовых нужд рабочих, занятых строительством канала. Это намного выгоднее, отмечали ученые, чем использовать привозное топливо (достаточно дорогое).
Интересно, что относительно несложные устройства для нагрева воды (по типу «горячего ящика») находили себе применение на территории среднеазиатских республик уже в самом начале 1950-х годов. Было несколько конструкций таких водонагревателей. Например, установка, предложенная профессором Т. Г. Трофимовым, представляла собой плоский железный бак, лежащий на дне ящика. Протекающая внутри бака вода нагревалась от верхней его стенки, обогреваемой солнечными лучами. Водонагреватель Н. А. Ерофеева изготавливался из керамических плиток, на поверхности которых тонким слоем протекала вода. Плитки помещались в ящике, защищенном сверху стеклом. В установке М. Е. Панкова нагрев воды производился в открытых железных противнях, установленных на дне застекленного ящика.
Более удачной считалась конструкция Б. В. Петухова. Здесь использовались рифленые алюминиевые листы, в канавки которых укладывались полудюймовые водопроводные трубы. Эти листы и трубы размещались на дне застекленного ящика. Вода получала тепло от труб. Трубы же нагревались солнечными лучами, дополнительно получая тепло от алюминиевых листов. Данная установка была испытана как раз в районе Главного Туркменского канала. Здесь она могла работать 7 – 9 месяцев в году, давая в день с одного квадратного метра застекленной поверхности по 50 – 60 литров воды, нагретой до 55 градусов Цельсия. Аналогичные установки использовались при обустройстве душевых и бань-прачечных. И судя по всему, в то время они уже не воспринимались как что-то необычное (как это почему-то происходит в наши дни).
Стоит также упомянуть советские конструкции солнечных установок, предназначенных для кипячения воды и получения пара. Здесь уже использовались параболоцилиндрические зеркала, позволявшие увеличить концентрацию солнечных лучей в 30 – 40 раз, а также параболоидные зеркала, увеличивавшие концентрацию в 600 – 800 раз! Такие установки могли производить пар любых параметров и даже плавить металлы. Одна такая установка, созданная в начале 1950-х годов в Энергетическом институте имени Г. М. Кржижановского АН СССР, имела параболоидное алюминиевое зеркало диаметром 1,2 метра и за полчаса давала три литра кипятка. То есть ее мощность примерно соответствовала электрической плитке в 600 Вт. Эти установки были рекомендованы для индивидуального использования в южных районах СССР. Также разрабатывались более крупные установки, способные выдавать в день до 500 литров кипяченой воды. Помимо этого, разрабатывались установки для сугубо технологических целей – опреснения воды или для приведения в действие абсорбционного холодильника. Да, стоимость таких установок была в те годы еще велика, однако ученые ставили своей задачей их удешевление. Во всяком случае, существовала уверенность в том, что решение указанной задачи позволит существенно расширить область применения солнечных установок.
Еще раз напомним, что такие работы в нашей стране активно велись в самом начале 1950-х годов. Поэтому нельзя не огорчиться тому факту, что сегодня наше общество открывает для себя такие устройства заново. Причем, на этот раз – не через отечественные разработки, а через демонстрацию импортного солнечного оборудования, произведенного, чаще всего, в Китае.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии