Глава 8. Глобальные экологические проблемы

Глава 8. Глобальные экологические проблемы

ников экономически не оправдывается. Энергозатраты на получе­ние такой энергии часто равны или больше получаемой от этих источников энергии. Крупнейший советский физик П. Капица считал, что альтернативные источники не смогут серьезно потес­нить традиционные энергоносители. Одновременно многие иссле­дователи полагают, что «в долгосрочной перспективе человече­ство не имеет иного выбора, кроме возобновляемых источников энергии. Независимо от того, насколько богатыми кажутся сегод­ня запасы угля и урана, рано или поздно они исчерпаются», -писали Д. Додни и К. Флафин (цит. по Т. Миллеру, 1990).

Солнечная энергия является практически вечным источником энергии. Существуют пассивные системы улавливания прямой солнечной энергии для отопления зданий и активные гелиоуста­новки концентрации солнечного света для производства высоко­температурного тепла и электроэнергии. Кроме того, солнечная энергия преобразуется в электрическую при помощи фотоэле­ментных ячеек - солнечных батарей.

Пассивные солнечные отопительные системы улавливают пря­мую солнечную энергию внутри здания и превращает ее в низкотемпературное тепло: теплица, солярий, теплоемкие мате­риалы стен и др. Эти системы аккумулируют солнечную энергию и медленно отдают ее в течение суток. Пассивные системыдолжны также сокращать потери тепла, т. е. дома должны быть герметичными, иметь теплоизолированные окна и стены и мало обособленных помещений. В США, например, спроектированы почти 500 000 жилых домов и 17 000 общественных зданий как пассивные системы улавливания солнечного тепла. В Израи­ле и Японии пассивные водонагреватели размещают на крыше домов для снабжения дома горячей водой.

В активных гелиоустановках специально спроектированные коллекторы концентрируют солнечную энергию и накапливают ее для отопления помещений и нагревания воды. Более 1 млн активных гелиосистем горячего водоснабжения установлено в Калифорнии, Флориде и других солнечных юго-западных штатах

280

США. На Кипре 90 % домов имеют солнечные водонагреватели, а в Израиле - 65% домов.

Преобразование солнечной энергии в фотоэлементахис­пользуется в солнечных батареях. Поскольку один фотоэлемент вырабатывает мало электроэнергии, их объединяют на панели. Несколько панелей, установленных на крыше, могут снабжать электричеством жилой дом или административное здание. Но улавливание и концентрация рассеянного солнечного света для электрификации жилых домов и учреждений требуют много де­нег и затрат других видов энергии. Сейчас солнечные батареи снабжают около 15 000 домов во всем мире (деревни в США и Индии). Но эти здания расположены в отдаленных районах, куда слишком дорого проводить линию электропередач. Фотоэле­менты используют в калькуляторах, переключателях, для зарядки аккумуляторов, на маяках, буях и т. д.

Для концентрации солнечной энергии с целью получения вы­сокотемпературноговысококачественного тепла, используемогов индустриальных процессах, для вращения турбин и получения электричества в промышленности, требуются громадные управляе­мые компьютерами зеркала, которые фокусируют солнечный свет на центральный коллектор тепла, расположенный наверху высокой башни. Самая большая солнечная печь работает в Пире­неях на юге Франции. Она дает температуру до 2 670 °С и используется для выработки пара и электричества. Установки меньших мощностей испытывались в Италии, Испании, Японии. В США построено пять 30-мега ваттных башен в Южной Калифор­нии. Они вырабатывают электричество для нужд 10 000 домов.

Преимущества использования прямого солнечного света для отопления помещений и нагревания воды очевидны. В солнечные дни гарантирована бесплатная энергия с достаточно высоким КПД. Технология получения такой энергии хорошо разработана и не занимает много времени. Солнечная энергия в данномкачестве является экологически чистой: в атмосферу не выбрасы­ваются С0₂и другие загрязняющие вещества. Нарушения почвен-

281