Частные солнечные фермы

Мы давно привыкли, что крупные энергокомпании, просто фирмы и правительственные организации, институты и университеты создают солнечные электростанции из обширнейших полей солнечных батарей. С другой стороны, частники нередко покрывают солнечными панелями крыши своих домов, чтобы покрыть собственные энергетические расходы. А теперь быстро набирает силу третье направление в солнечной энергетике, в некотором роде, промежуточное.

С недавних пор обычные фермеры начали отводить свои поля (или их часть) под собственные солнечные электростанции, чтобы зарабатывать на продаже электроэнергии. Во всей Европе таких примеров пока — считанные единицы, однако, они показывают любопытный и, что важно, рентабельный путь развития альтернативной энергетики.

New York Times рассказывает замечательную историю одного из первых "солнечных" фермеров Европы — немца Хайнера Гёртнера (Heiner Gärtner). Когда в 2002-м он принял от своего отца свиноферму, дела шли ужасно. Так что встал даже вопрос о продаже 150-летней 200-акровой фермы, основанной ещё прадедом Хайнера.

В 2004-м Гёртнер-младший заинтересовался альтернативной энергетикой и вместе со своим бывшим одноклассником Ове Петерсеном (Ove Petersen), пройдя кучу инстанций, взял $5-миллионный кредит в банке и ещё ряд ссуд. Друзья установили на поле Гёртнера 10 тысяч 50 солнечных батарей, добившись от властей своего родного городка Буттенвизена разрешения подключить их к местной энергосети.

А теперь Хайнер получает более $600 тысяч ежегодно только от продажи солнечного электричества. Причём, отмечает фермер, ценность этой энергии для близлежащих сотен и сотен домов заключается не столько в киловатт-часах самих по себе, сколько в том, что эта дополнительная мощность позволяет непринуждённо покрывать резкий пик расхода электричества, когда жаркими летними днями все врубают кондиционеры на полную.

Тут нужно сказать, что по германским законам электроэнергия, полученная от солнечных ферм, выкупается по очень высоким расценкам, дабы поощрять развитие альтернативной энергетики. Так что два немца рассчитывают возвратить все свои долги лет за 15.

Любопытно, что Хайнер не отказался полностью от свиноводства, оставив у себя 1 тысячу голов, на случай, если цены на свинину вдруг пойдут вверх. Зато "солнце есть всегда", смеётся Гёртнер.

«СОЛНЕЧНЫЕ ГОРОДА»

В настоящее время существует несколько относительно новых проектов «солнечных городов».
Наиболее известны из них два — проф. Джованни Франчия (Генуя) и проф. Ги Ротье (Ницца).

В проекте «солнечного города» на 100 тыс. жителей, созданного авторским коллективом под руководством проф. Франчия в составе Америфеса, Берталотта, Мареско, Пагано, все энергетические потребности, такие, как горячее водоснабжение, отопление помещений и кондиционирование воздуха, должны осуществляться с помощью солнечной энергии. Солнечные лучи отражаются системой зеркал во внутренние помещения, которые таким образом освещаются. Размеры предлагаемых аккумуляторов обеспечивают независимость здания от любой формы внешней энергии, даже при отсутствии солнца в пасмурные дни.

Проект «Экополис» Ги Ротье, осуществленный с помощью проф. Мориса Туше и инженера по солнечной энергии Анри Бу-тье, впервые был представлен в 1971 г. конгрессу Средиземноморской кооперации по солнечной энергии. Проектируемый город состоит из расположенных на холме террас, внутренние пространства освещаются через «световые коридоры». Фокусирующие солнечные коллекторы, расположенные в наружных концах коридоров, направляют солнечные лучи внутрь зданий, где они используются для освещения и отопления помещений. «Экопо-лис» — город, где внутренние пространства освещаются направленными солнечными лучами. Жилье, которое занимает треть объема сооружения, расположено на наружной поверхности холма. Внутри зданий размещены сады, общественные и рабочие помещения, торговые предприятия, магазины, службы и транспортные коммуникации. Эти два проекта содержат немало фантазии, но они заслуживают серьезного обсуждения среди архитекторов, так как демонстрируют возможности и проблемы, которые существуют в строительстве «солнечных городов».

Для того чтобы разработать планы строительства городов для следующего столетия, необходимо содружество ученых, инженеров, архитекторов, политиков, законодателей, подрядчиков и общественности. Задача трудная, но решение должно быть и будет найдено.

Сабади П.Р.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Во многих «солнечных домах» к солнечной тепловой системе добавляется важный вспомогательный элемент — тепловой насос.

Тепловой насос, используя свободные источники тепла и другие возможности, уменьшает нагрузку на солнечную тепловую систему.

Принцип теплового насоса описан английским физиком лордом Келвином в 1852 г.

Насосная установка берет тепло из окружающей воды при низких температурах. Источником могут быть грунтовые воды, реки, ручьи, озера, почва, воздух и дренажные воды. Это свободное тепло превращается в тепло с высокой температурой и таким образом может использоваться для отопления и подогрева воды. В пасмурные дни эта система помогает солнечной установке. Тепловые насосы делают солнечные дома более независимыми в холодные периоды года, хотя нельзя забывать, что они требуют внешнего энергетического снабжения.

Первый «солнечный дом» с тепловыми насосами был построен в Новой Гаване (США) в 1950 г. «Солнечный дом» в Альбюкерке (США, 1956) также обогревается с помощью тепловых насосов. Сейчас многие современные «солнечные дома», такие, как экспериментальный «солнечный дом» (Делавер, США), снабжены системами насосов.
Однако многие специалисты выражают сомнения в целесообразности применения тепловых насосов для солнечных установок.

Сабади П.Р.

СОЛНЦЕ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

«Перевозчик» солнечной энергии — излучение. Оно состоит из видимых световых лучей и невидимого ультрафиолетового и инфракрасного излучения (рис. 5). Видимые световые лучи имеют длину волны от 0,4 мкм до 0,8 мкм, длина волны ультрафиолетовых лучей меньше 0,4 мкм, а инфракрасных — больше 0,8 мкм

Примерно 9% солнечного излучения лежит в полосе теплового излучения. Солнце, ярко светящийся газовый шар, состоит в основном из водорода (70%) и гелия (27%). Энергия — это результат термоядерных реакций. При этом Солнце теряет миллионы тонн своей массы каждую секунду. Интенсивность излучения на поверхности Солнца 70—80 тыс. кВт/м² при температуре 6000° С. Наша Земля получает небольшую, но значительную часть этой энергии — приблизительно 180 000 млрд. кВт. Это примерно в 18 тыс. раз больше, чем то количество энергии, которое человечество выработало к сегодняшнему дню на всей Земле.

За пределами земной атмосферы поток излучения составляет 1394 Вт/м², или 2 кал/см² в мин. Эта величина называется солнечной постоянной. Проходя через атмосферу, огромное количество этого излучения (30—40%) рассеивается, и поверхность Земли на уровне моря в ясный день получает 0,855 кВт/м² — 1кВт/м² прямой радиации. Естественно, что часть (около 50%) рассеянного в атмосфере света достигает поверхности Земли также в виде энергии.

Продолжительность солнечного излучения и его интенсивность зависят от времени года, погодных условий и, конечно, от географического положения местности. Около 25% поверхности Земли получает солнечный свет, т. е. прямое солнечное излучение, в течение всего дня. В большинстве стран продолжительность действия прямого солнечного света и интенсивность излучения измеряются десятками дней. Для технических расчетов пользуются среднегодовыми показателями, из которых выводятся средние величины для каждого часа дня и каждого месяца.

Эти величины определяются отдельно для горизонтальных и различным образом ориентированных вертикальных поверхностей. Пользуясь такими данными, можно получить соответствующие значения эффекта радиации для каждого часа дня.

Сабади П. Р.