Использование солнечной энергии

New Scientist

Пентагон вновь вернулся к проекту строительств орбитальных электростанций.

Как сообщает New Scientist, американское военное ведомство рекомендовало правительству США выделить 10 млрд. $. на разработку и запуск в космос первой опытной орбитальной электростанции мощностью 10 МВт. Энергия будет передаваться на землю посредством концентрированного пучка электромагнитного излучения.

Фантастический проект орбитальной солнечной электростанции, передающей собранную солнечную энергию на Землю, получил поддержку со стороны министерства обороны США. На прошедшей неделе Управление космической безопасности министерства обороны (NSSO) опубликовало отчет, в котором рекомендовало правительству США профинансировать проект создания такой станции.

Концепция проекта такова: в космосе размещаются огромные (километрового масштаба) солнечные батареи, которые собирают энергию солнца и преобразуют ее в микроволновое или лазерное излучение, направляемое на Землю. На земле излучение принимают специальные антенны, затем энергия преобразуется в электрическую. Орбитальная солнечная электростанция имеет целый ряд преимуществ по сравнению со станцией на Земле: ее работа не зависит от времени суток и от облачности.

NSSO в отчете предлагает выделить 10 млрд. долл. в течение 10 лет для разработки и построения опытной электростанции мощностью 10 МВт.

Огромные солнечные батареи километрового масштаба будут собирать на орбите энергию солнечного света и передавать ее в виде микроволнового или лазерного излучения на землю (Иллюстрация: Mafic Studios)

Разработкой технологии займется специально созданная компания Space Solar Alliance for Future Energy. Ее представители заявили, что потенциал технологии фантастичен. Если эксперимент по созданию орбитальной электростанции завершится удачно, то такие станции в будущем могут заменить все используемые человечеством источники энергии. Понятно, что отказ от использования органических видов топлива может решить многие экологические проблемы человечества.    

В отчете NSSO раскрываются и причины интереса министерства обороны США к данному проекту. Орбитальная электростанция может решить проблему энергоснабжения объектов министерства обороны в удаленных точках земли, а также в зонах боевых действий. К примеру, сейчас с учетом затрат на транспортировку топлива и обеспечение безопасности конвоев стоимость одного кВт/ч для армии США в Ираке доходит до одного доллара, что в 8-10 раз дороже стоимости энергии в США!

Орбитальные электростанции будут способствовать решению и другой стратегической задачи для Америки - снижению зависимости от поставок нефти.

Сама идея орбитальных электростанций была предложена еще в 1968 году Питером Глэйзером (Peter Glaser), инженером фирмы «Arthur D. Little». В то время идея казалась не реализуемой, затраты на разработку и строительство станции оценивались в 1 триллион долларов, для ее монтажа на орбите требовалось работа сотни астронавтов.

С тех пор многое изменилось. Современные достижения науки и техники в области создания солнечных батарей, в электронике, в робототехнике позволяют разработать коммерчески эффективную орбитальную электростанцию и смонтировать ее на орбите без привлечения астронавтов.

Однако есть целый ряд технических проблем, которые необходимо решить. Самое главное - необходимо снизить стоимость доставки грузов на орбиту и увеличить максимальную массу выводимого в космос груза. Масса орбитальной станции, сравнимой по электрической мощности со средней наземной станцией, работающей на органическом топливе по расчетам составит 3000 тонн. Это в 10 раз больше массы Международной космической станции, находящейся на орбите сейчас! Чтобы запустить в космос такую массу оборудования и материалов, потребуется больше ста запусков самых мощных ракет, в то время как США всего запускают в настоящее время около 15 ракет в год.   

Несмотря на это, представители Space Solar Alliance for Future Energy заявляют, что накопленного человечеством научного потенциала вполне достаточно для решения обозначенной проблемы и мощная работающая орбитальная электростанция - это вопрос нескольких ближайших десятилетий.

Science Daily

Департамент энергетики США проводит ежегодный конкурс строительства домов, использующих солнечную энергию.

Тему солнечной энергетики продолжает издание Science Daily. Издание рассказывает о подготовке команды Массачусетского технологического университета к ежегодному студенческому конкурсу домов, использующих энергию солнца.



На снимке: команда МТУ собирает свой дом.

Команда студентов и преподавателей Массачусетского технологического университета (МТУ) поставила перед собой задачу спроектировать и построить такой дом, который бы полностью удовлетворял потребности его обитателей в энергии на любые цели.

Этот дом создается для  ежегодного конкурса, который проводится Департаментом энергетики США. В рамках конкурса команды разных университетов построят целую деревню (Solar Decathlon Village) из двадцати энергосамодостаточных домов. Деревня будет построена в Вашингтоне за восемь дней: с 12 по 20 октября и будет доступна для  осмотра всеми желающими.  



На снимке: строящаяся деревня Solar Decathlon Village

Команда МТУ назвала свой дом «Solar7», поскольку это уже 7-я модель энергосамодостаточного дома, разработанная в университете. 

Ежегодно на конкурсе наиболее острое соперничество разворачивается между Массачусетским университетом и университетом штата Колорадо, который выигрывал два последних конкурса.  

В ходе конкурса построенные дома оцениваются по десяти показателям: энергетическая эффективность, дизайн, перспектива востребованности рынком.

Все возводимые дома должны соответствовать определенным стандартам благоустроенности. Дома должны иметь систему обогрева, но при этом его жителям не должно быть жарко. Дом должен освещаться, даже в дождливые дни, в нем должна быть горячая вода, он должен быть приспособлен для жизни людей с ограниченной подвижностью, обеспечивать в любое время достаточное количество энергии для использования всех возможных бытовых электрических приборов. Кроме того, дом должен быть построен из широко применяемых строительных материалов 

Задача любого энергосамодостаточного дома состоит, прежде всего, в сохранении тепла. Для этого «Solar7» при строительстве обязательно ориентируется фасадом на юг. Южная стена дома изготовлена из специальной квадратной плитки толщиной около 30 см. Плитка представляет собой две пластиковые непрозрачные пластины, пространство между которыми заполняется водой и специальным теплоизоляционным гелем. Изоляционный гель передает солнечное тепло через воду к внутренней стенке дома.

Энергоэффективные окна состоят из трех стекол, промежуток между которыми заполнен криптоном.

Солнечные батареи образуют крышу дома с южной стороны. Они вырабатывают около 9 кВт.ч. Электроэнергия запасается в 24 аккумуляторах. Емкость батарей достаточна для сохранения 70 кВт/ч, они могут обеспечивать потребности дома в течение 48 часов.   

В южной стене дома также смонтированы 60 труб для нагрева воды, которая используется для бытовых нужд и обогрева.


Alternative Energy

В провинции Альберта (Канада) начала работу крупнейшая в Северной Америке станция нагрева воды, использующая энергию солнца.

Журнал Alternative Energy сообщает о начале работы первой в Канаде и крупнейшей в Северной Америке коллективной системы нагрева воды, использующей энергию солнца. Систему совместно разработали и построили компания EnerWorks, Inc (лидер в производстве солнечных энергетических установок на рынке Северной Америки) и королевский университет Канады.

Система представляет собой 904 объединенных между собой коллектора солнечной энергии и комплекс вспомогательного оборудования. Она обеспечит горячей водой и теплоснабжением 52 дома общины Drake Landing .  



На снимке: жилой квартал и коллектора солнечной энергии (источник - сайт компании EnerWorks, Inc)

Солнечные коллектора были установлены на крышах гаражей. Суммарная площадь коллекторов – 2300 кв. м. Расчетная тепловая мощность – 1,5 МВт тепловой энергии.

Самое интересное в построенной установке: она предусматривает накопление солнечного тепла летом для использования его зимой.  Для этого под поверхностью парка, расположенного рядом с кварталом, пробурены 144 глубоких скважины. Летом туда закачивается горячая вода, зимой она доставляется в дома. 

Подсчитан экологический эффект от использования солнечных коллекторов. Без использования энергии солнца на обогрев и горячее водоснабжение каждого дома пришлось бы тратить такое количество газа, сжигание которого бы привело к выбросу в атмосферу пяти тонн парниковых газов. Таким образом, применение системы для 52 домов спасло атмосферу от выброса 260 тонн парниковых газов в год. Для Канады с ее децентрализованной системой горячего водоснабжения это крайне важно. В стране на долю систем горячего водоснабжения и отопления, установленных в домах, приходится до 80% выбросов парниковых газов. 

В проекте строительства общины Drake Landing участвовали многие компании США и Канады. Возглавляла проект компания Natural Resources Canada (NRCan). Эта компания действует от имени правительства Канады, выступает основным заказчиком энергосберегающих проектов государственного масштаба. 

В Канаде принята государственная программа поддержки проектов, направленных на разработку технологий, способствующих снижению выбросов парниковых газов - Technology Early Action Measures (TEAM). Причем программа поддерживает не только национальные, но и зарубежные проекты.

Другие участники проекта:

Environment Canada’s Meteorological Services, Atlantic Region – агентство, представляющее Канаду в Международном энергетическом агентстве. Компания считается лидером в разработке технологии подземных хранилищ тепла. 

The Federation of Canadian Municipalities – федерация муниципалитетов Канады. Федерация распоряжается грандом канадского правительства в размере 250 млн. долл., выделенным на разработку энергосберегающих и экоэффективных технологий 

Правительство провинции Альберта. Правительством выделено 33 млн. долл. в рамках трехлетней программы финансирования научных и инновационных проектов.

Девелоперская компания United Communities. В ее задачу входило разработать план и архитектуру квартала.

Sterling Homes – строительная компания, осуществлявшая строительство. Входит в одну из крупнейших канадских строительных компаний.  

ATCO Gas – крупнейший поставщик природного газа в провинции Альберта.