Энергетика сегодня и завтра

Способов использования солнца для того, чтобы в доме было тепло и прохладно, — множество. О части из них мы уже говорили. Для получения горячей воды такие системы используются сейчас довольно широко. Во многих зонах страны полезно сочетание котельных установок с солнечными водонагревателями. В симферопольской гостинице «Турист» солнечные водонагреватели на 40 процентов сократили расход топлива.

В США таких солнечных коллекторов смонтировано около двух миллионов квадратных метров. А чтобы система работала и в пасмурные дни, в индивидуальных домах монтируют аккумуляторы тепла. Это баки с водой емкостью 1–2 кубических метра. Накопленного в них тепла хватает на несколько дней. Такие системы существуют и у нас в стране.

И все же использование солнечной энергии для отопления довольно сложно. Главная проблема очевидна: солнечная энергия нужна для отопления не летом, а зимой, когда солнце светит слабо и тепла его не хватает. Значит, трудности в том, чтобы отыскать экономичный способ длительного хранения тепла: от жарких летних дней до зимних.

Рассматриваются различные системы аккумулирования тепла: горячую воду закачивают в скальные пещеры, бурятся скважины, и в них закачивается вода, которая разогревает скальные породы, или закачивается в водоносные горизонты, подогревая в них воду летом и отбирая зимой. Предлагается также использовать стальные теплоизолированные баки с водой. В общем, в разных условиях могут оказаться выгодными различные системы.

Нужно сказать, что перечисленные проекты существуют не только на бумаге. В Швеции построено и эксплуатируется около 15 таких систем — сообщил делегат этой страны на заседании рабочей группы по аккумулированию солнечного тепла, действующей под эгидой ЮНЕСКО. Эта встреча проходила в 1985 году в Институте высоких температур Академии наук СССР.

Среди этих систем: скальная пещера объемом 100 тысяч кубических метров для теплоснабжения 500 домов; заполненный водой теплоизолированный котлован, обеспечивающий 65 жилых домов; на крышке теплоизолятора, плавающего на воде, расположены параболоцентрические коллекторы, отслеживающие положение солнца и нагревающие воду. По подобному проекту намереваются построить и в нашей стране (в городе Судаке) станцию теплоснабжения жилого дома.

В Физико-техническом институте Академии наук Узбекской ССР исследуются водоемы, заполненные рассолами разной концентрации. Самый плотный и тяжелый раствор располагается у дна. Температура воды в нем поднимается до 90–95 градусов. Если отделить этот нижний слой прозрачной пленкой, то температура его поднимется еще на 5 градусов. Такие солнечные бассейны могут сохранять тепло несколько месяцев. Воду из них можно направлять как на отопление, так и на абсорбционную холодильную машину.

Кроме воды, в качестве теплоаккумулирующего вещества предлагается использовать другие материалы, в которых можно использовать теплоту фазового перехода. Например, в США были проведены исследования по применению глауберовой соли, которая, плавясь при 38 градусах, поглощает энергию, а кристаллизуясь — отдает ее. Однако оказалось, что глауберова соль после многих циклов «плавление — затвердевание» меняет в худшую сторону свои теплофизические свойства.

Поиски лучшей системы продолжаются. Большой интерес вызывают у исследователей системы хемотермической аккумуляции. Тепловая энергия здесь используется для проведения химических реакций с поглощением тепла. Полученные вещества могут долго храниться, а затем реакцию можно провести в обратном направлении с образованием исходных веществ и выделением энергии. Один из возможных вариантов — раствотрение аммиака в воде (выделение тепла), а затем разгонка раствора аммиака (поглощение тепла).

Еще одна область применения энергии Солнца — солнечные кондиционеры. Пока они не распространены. Американские исследователи полагают, что до 1990 года они не будут достаточно экономичными.

Не менее дорого обходится и охлаждение помещений жарким летом. Предлагается использовать для этих целей ветер. Но технологическая цепочка при этом получается длинная и сложная: сначала строится ветроэлектростанция, а потом — кондиционер. Нельзя ли все это упростить?

Вот пример из давней истории. Археологи обнаружили в древнеиндийском городе Мохенджо-Даро, существовавшем на рубеже третьего и второго тысячелетий до нашей эры, странные сооружения для отлова ветра: на плоских крышах высоких домов без окон находились какие-то шкафы. Такие же дома были изображены на сохранившихся глиняных печатях. Однако местных рабочих, набранных в экспедицию, эти сооружения не удивили.

— Это для ветра. Чтобы в доме было прохладно, — пояснили они и пригласили в ближайший город Тхатту. Там были такие же дома со шкафами на крыше. В шкафах были отверстия, обращенные в сторону моря.

— Мангх, — объяснил один из рабочих, — ветер ловит.