«Купить солнечную электростанцию», «купить солнечную батарею для похода», «солнечные панели купить», – такими запросами пестрят поисковые системы. Солнечные панели устанавливают на поездах, автомобилях, самолетах, домах, светофорах, используют вместо атомных установок, берут с собой на природу. Нам не нужно заполнять бланки и платить налоги, если мы хотим заключить контракт с самой мощной электростанцией в галактике, способной работать еще примерно 5 млрд лет, – со звездой по имени Солнце.
Фото: solarpanelrepairglasgow.co.uk
В странах, где нет центральной системы отопления, – например, в Турции, Египте, Израиле, – солнечные панели блестят на крыше каждого дома. Они дают тепло, не электричество, это так называемые пассивные солнечные системы. Активные могут заставить работать от солнца даже ваш чайник. Их делают из полупроводникового материала, чаще всего – кремния. Солнечный свет, попадая на полупроводник, нагревает его. Внутри полупроводника высвобождаются электроны, и поток электронов образует электрический ток. По всему миру к солнечной энергетике обращаются все чаще ввиду ее экологичности и доступности.
Индия планирует к 2025 году обеспечить как минимум четверть энергопотребностей железных дорог с помощью солнечной энергии. Сейчас индийские поезда, довольно востребованные местными жителями, сжигают в год около 2,6 млрд тонн дизельного топлива, одного из самых грязных в мире. Эти цифры и пытаются сократить проектом внедрения солнечных панелей. Их будут устанавливать на крышах вагонов и вокзалов. От Солнца «зарядку» получат только системы освещения и кондиционирования, с движением самого состава им помогут аккумуляторы. Индийских коллег опередили в Австралии. Там уже запустили поезд, который полностью работает на солнечной энергии. Компания Byron Bay Railroad для эксперимента переоборудовала двухэтажный пассажирский поезд 1949 года, добавив к нему на крышу изогнутые солнечные батареи. Они гарантируют спокойную поездку туда и обратно даже в облачную погоду. Поезд курсирует по восточному побережью Австралии между центром города Байрон-Бей и пляжем, пользуются им туристы, серфингисты и дайверы, но в австралийском ж/д парке этот «солнечный» экземпляр пока одинок.
В Бельгии и Швейцарии солнечные панели установлены на крышах тоннелей и вмонтированы в шумозащитное ограждение трасс. Французские власти пытались даже построить километровую дорогу, покрытую солнечными пластинами. Трасса должна была вырабатывать 150 000 кВт/ч электричества в год, но вырабатывала только 40 000 кВт/ч, а потом вообще сломалась, была признана провальной и снесена. Велосипедная дорожка SolaRoad из солнечных батарей в Нидерландах оказалась чуть-чуть успешнее и даже выдала за месяц электроэнергии примерно на жизнь одной семьи. Но ее настигли те же проблемы, что и французскую трассу: покрытие под колесами быстро поломалось, а грязь мешала солнечному воздействию. В России РЖД работают над тем, чтобы расположить солнечные батареи вдоль железных дорог и тем самым решить вопрос с электрификацией железнодорожного полотна в труднодоступных районах.
Китайский производитель солнечных батарей Hanergy выпускает автомобили разной комплектации, работающие от тонкопленочных солнечных батарей, расположенных на крыше, капоте, дверях и вместо заднего стекла машин. Длительных поездок за город они пока не могут гарантировать, но вполне прокатят владельца по маршруту дом-работа-кафе-дом. Создатели нидерландского стартапа Lightyear уверяют, что за счет постоянной подпитки от Солнца на дорогах их автомобиль способен проехать 725 км на одной зарядке. Не думайте, что в этих проектах машины «питаются» только от солнца. В них стоят и обычные литий-ионные аккумуляторы, которые можно заряжать традиционным для электрокаров способом – от розетки.
Швейцарская компания Solar Impulsе запатентовала проект самолета, который способен, по словам создателей, летать неограниченно долго. Солнечные батареи заряжают аккумулятор в течение дня, чтобы тот продолжал работать ночью. Таким образом, самолет может работать без посадок вообще. Первый полет в 2010 году длился 26 часов, что стало рекордом для летательных аппаратов на солнечных батареях. В 2016 году второй самолет фирмы отправился в кругосветку из Абу-Даби, совершил 17 перелетов и вернулся в аэропорт отбытия через три месяца. Для Solar Impulsе эти успехи – не предел. Компания собирается запустить в стратосферу спутник, работающий на солнечных батареях, чтобы он мог раздавать Интернет годами без необходимости подзарядки или посадки.
Саудовская Аравия, крупный поставщик нефти, в 2018 году приняла программу социально-экономической модернизации Vision 2030: в стране построят солнечную электростанцию мощностью 200 ГВт, по объему примерно равную двум сотням блоков атомной электростанции. От атомной промышленности саудиты отказались после аварии на японской «Фукусиме-1» в 2011 году. И для солнечного Эр-Рияда вряд ли мог бы найтись выбор лучше. Другое дело – Подмосковье. Для того чтобы обеспечить энергией домик в Подмосковье, потенциальному эко-френдли домовладельцу придется обклеить солнечными панелями всю крышу, установить их вертикально во дворе и каждую неделю чистить от загрязнений. Добавьте сюда стоимость покупки, установки, будущую утилизацию и низкую эффективность зимой… В Москве и Подмосковье солнечные батареи зимой будут работать примерно в восемь раз хуже, чем летом. Но в тех регионах, где зима бывает солнечной, даже низкие температуры для энергии от звезды – не проблема. Так, например, в Якутии недалеко от российского полюса холода расположена Батагайская солнечная электростанция, которая занесена в Книгу рекордов Гиннесса как самая северная солнечная электростанция в мире. Больше 3000 монокристаллических панелей разместились на площади примерно в 4 га. Их изготовили китайские поставщики специально с расчетом на холода: панели без проблем выдержат даже -50°C. Солнце работает в паре с дизель-генераторной электростанцией, которая страхует звезду на случай пасмурных дней или полярной ночи, в которую панели не работают.
Блестящим гаджетам важен придирчивый показатель инсоляции – объем солнечного света в регионе. В Санкт-Петербурге, где зимой солнце светит суммарно пару часов в месяц, панели эффективны только летом. В целом же для России солнечная энергетика – перспективное и доступное направление. Показатели инсоляции в Москве лучше, чем в Берлине, а Бурятия обгоняет даже Рим. В России уже работают свыше 50 солнечных электростанций в Башкирии, в Крыму, на Алтае. Группа компаний «Хевел» управляет Майминской СЭС в Сибирском федеральном округе даже дистанционно, то есть регулирует мощность установленных там солнечных батарей онлайн.
Солнечная энергия считается экологически чистой, безопасной и перспективной. Но у нее есть и недостатки, главный из которых – нестабильность. Когда приезжаешь на юг, утром в душе можно обнаружить, что горячей воды нет. Хозяева гостиницы в таком случае разводят руками: «Солнечные батареи не успели нагреть». Комфортный мир будущего – это точно не мир с горячей водой только с трех до пяти. Кроме того, свинец, хлор и кадмий в составе солнечных батарей требуют особенной утилизации. И если Япония и ЕС готовы полноценно решать эту проблему на государственном уровне, то в Индии и Китае, например, элементы просто сжигают, провоцируя выброс ядовитых веществ в атмосферу. В исследовании некоммерческой организации Environmental Progress утверждается, что солнечные батареи создают в 300 раз больше токсичных отходов на единицу энергии, чем атомная энергетика. Правда, солнечные батареи, в отличие от блоков АЭС, не могут взорваться с пагубными для человека и окружающей среды последствиями.
Есть вероятность, что, перейдя полностью на солнечную энергию, человечество невольно уменьшит альбедо, отражательную способность атмосферы Земли, а это потенциально приведет к глобальному потеплению. Команда исследователей Американской ассоциации содействия развитию науки опубликовала в журнале Science результаты компьютерного эксперимента по «строительству» солнечных батарей в Сахаре. Они повысили бы температуру в регионе чуть больше, чем на 1°С. Но есть и плюсы – согласно результатам, строительство солнечных панелей в Сахаре увеличило бы количество осадков в регионе. Пока контракты со звездой подписаны у небольшого процента стран, так что о глобальном изменении климата можно не беспокоиться. Чаще всего солнечные электростанции только поддерживают своих более мощных коллег, выступая маленькими и безвредными помощниками.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
