10.1.4. Энергия Солнца

Солнце – это то, что встречает нас с приходом в жизнь, сопровождает в течение всей жизни и оставляет нас лишь с ее концом. И все это время Оно согревает нас и освещает нам жизненный путь. Солнечные лучи щедро снабжают нас своей энергией. Нам нужно лишь разумно ее использовать. Основная сложность заключается здесь в том, что солнечная энергия рассеяна по всей освещаемой поверхности, и собрать ее с больших поверхностей, сконцентрировать не так-то просто. Правда, в истории известен один пример этого. При осаде римлянами города Сиракузы Архимед, руководивший техническими средствами осажденных, выставил на стены города 500 человек с зеркалами, направившими отраженные солнечные лучи на один из кораблей. И корабль загорелся. После того, как это «чудо» вызвало пожары на следующих кораблях, флот римлян в панике бежал с поля боя. Вот что значит собрать энергию солнечных лучей с большой площади.

Сегодня задача использования энергии солнечных лучей решается иными способами. Самый простой из них сводится к непосредственному нагреву солнечными лучами сосуда или змеевика с водой, и использованию нагретой воды для хозяйственных нужд или для обогрева помещений. Современные нагреватели, установленные на крыше дома, способны разрешить многие энергетические проблемы его жильцов. Даже в зимнее время, когда солнечные лучи не столь «горячие», такие нагреватели продолжают успешно служить людям.

Другой способ связан с использованием солнечных батарей, основанных на способности некоторых материалов, например, кремния, преобразовывать солнечную энергию в энергию электрическую. Не так давно такие батареи еще казались чем-то экзотическим, использовались они для питания очень «слабых» приборов типа часов или микрокомпьютеров. А сейчас развернутые на космических кораблях крылья-батареи в состоянии обеспечивать весьма солидные энергетические потребности многотонных космических домов-лабораторий. Правда, первые такие космические панели и цену имели «космическую». Для «земных» целей они не очень подходили. Но ученым удалось и в этой области произвести настоящую революцию. Так, только за восьмидесятые-девяностые годы прошедшего столетия стоимость производства электроэнергии с помощью солнечных батарей сократилась в десятки раз [65]. И процесс этот устойчиво продолжается. Уже сегодня солнечная энергетика способна успешно конкурировать с хваленой «атомной энергетикой». При этом, ни одним из принципиальных пороков атомной энергетики (опасность, радиоактивные выбросы и отходы, проблемы с выведением из эксплуатации и с захоронением отходов) солнечная энергетика не страдает. Не случайно же Европейский Союз призвал входящие в него страны к 100-кратному увеличению производства солнечной электроэнергии к 2010 году. Это несомненное признание целесообразности и реальности широкого использования солнечной энергетики.

Уже сегодня в Европе можно повсеместно видеть панели солнечных батарей, установленных, например, на телефонных станциях аварийной связи вдоль автомагистралей. Интересно, что наибольшее количество таких солнечных батарей встречается как раз в «самой атомной» стране – Франции. Хороший пример!

И еще об одном, можно сказать экзотическом, использовании солнечной энергии рассказал в своей статье Константин Луданов [84]. Мы знаем из курса физики, что при нагревании воды ее плотность уменьшается. Поэтому нагретый слой воды поднимается вверх, а нижний слой оказывается более холодным. С этим мы часто сталкиваемся при купании в озере или реке. Верхний слой воды может быть хорошо прогрет солнцем, но стоит лишь нырнуть вглубь, как сразу же попадаешь в холодную воду. Но не во всех случаях это бывает именно так. В 1902 году один очень любознательный человек А. фон Калечицкий, проживавший в Трансильвании, обнаружил, что на дне небольшого соленого озера Мадве температура воды значительно выше, чем на поверхности. Нырять в этом озере было опасно, так как температура в глубине достигала 70 градусов. Причиной столь необычного явления оказалась то, что на дне этого ставка находился слой нерастворенной соли. Ставок имел небольшую глубину, не больше 2-3 метров. Солнечные лучи свободно проникали через прозрачную воду и поглощались самым нижним, придонным слоем воды. Повышение температуры этого слоя приводило к дополнительному растворению соли, то есть к повышению плотности солевого раствора. В этих особых условиях придонный слой воды оказывается более «плотным», не поднимается вверх и может быть нагрет солнцем даже до температуры кипения. Такое свойство «солнечного ставка» может быть использовано для получения тепловой энергии от солнечных лучей. Ее можно с помощью теплообменника, размещенного на дне водоема, непосредственно извлекать, и использовать в любых целях. С помощью турбины это тепло можно преобразовать в электроэнергию. Сегодня в мире уже работает несколько десятков искусственных «солнечных ставков», большинство из которых предназначено для выработки электроэнергии. В этих системах солнечный ставок выполняет функции и источника тепла, и теплоаккумулятора.

Вот видите, как разумное использование предоставленных человеку возможностей может обеспечить ему неисчерпаемый источник получения энергии. Вряд ли именно такой способ энергообеспечения может получить глобальное распространение, но где-то в конкретных условиях он способен разрешить энергетическую проблему. То же можно сказать и о геотермальных источниках энергии, использование которой в регионах активной вулканической деятельности, например, в Японии и на Камчатке, оказывается очень выгодным.