Энергетика послекризисного мира

С.В.Коровкин, главный инженер проекта ОАО «Атомстрой», НИКИМТ

Все согласны с тем, что индустриальный мир после кризиса будет другим. Другими будут не только экономические, но и технологические системы индустриального общества. Уже сейчас проясняется будущая энергетическая система послекризисного индустриального мира. Основным источником энергии в  XXI веке в развитых странах будет  не нефть, не газ, не уран, не дрова и не солома. Основным источником энергии в  XXI веке будет солнечное излучение.


За последние несколько лет были созданы технологии, позволяющие обеспечить потребности человечества в энергии за счет солнечного излучения.

До сих пор использование солнечной энергии в промышленных масштабах упиралось в следующие препятствия:

1.         Зависимость работы солнечной электростанции от времени суток. Кому нужна электростанция, работающая только днем?

2.         Зависимость работы  солнечной электростанции от погодных условий. Если на небе облачность – тока в розетке нет.

3.         Необходимость больших земельных участков для размещения приемников солнечного излучения – земля дорогая, да и мало уже на планете свободных участков земли.

4.         Дороговизна солнечных фотоэлементов.



И вот теперь эти препятствия устранены.

Настоящим прорывом стало появление на рынке солнечных технологий в 2007 году пленочных фотоэлементов. Лидером в этом направлении является компания Nanosolar, расположенная в Силиконовой Долине (США, Калифорния).

Новизна технологии производства солнечных элементов заключается в использовании пленок медь-индий-диселенид галлия (CIGS-пленки). Тонкая пленка CIGS толщиной всего 1 микрометр производит столько же электричества, сколько 200-300 микронная полупроводниковая кремниевая подложка.

Благодаря этому, солнечные элементы могут быть нанесены на гибкую основу (рис.1).


Рис.1

Солнечные элементы на гибкой основе



Технология PowerSheet, в противовес прежним кремниевым технологиям, снижает стоимость производимой энергии с трех долларов до тридцати центов за ватт. Это позволяет говорить о том, что использование солнечного излучения для производства электрической энергии становится дешевле, чем сжигание каменного угля на тепловых электростанциях.

Таким образом, прогресс в области технологии производства фотоэлектрических элементов позволяет создать экономичные преобразователи солнечного излучения в электрическую энергию.

Остается устранить еще три препятствия – зависимость работы солнечной электростанции от времени суток, от погоды, и решить проблему с размещением приемников солнечного излучения.

Решение было найдено в запатентованной в 2008 году аэростатной солнечной электростанции (рис. 2).



Рис.2
Аэростатная солнечная электростанция

Электростанция представляет собой привязной аэростат, на баллоне которого размещены гибкие фотоэлементы. Баллон аэростата висит в воздухе выше облаков на высоте 3-6 километров над землей. Таким образом, облачность не мешает фотоэлементам поглощать солнечные лучи и вырабатывать электроэнергию, которая по кабелю передается на землю.

Но как же проблема ночного времени?

Оказывается, для аэростатной электростанции и эта проблема имеет элементарное решение. Если часть электроэнергии, вырабатываемой солнечными элементами в дневное время, затрачивать на подъем груза (бак с водой или контейнер с песком) с помощью электромоторов по канату аэростата на высоту 2-5 км, то ночью при опускании груза эти же электромоторы будут вырабатывать электроэнергию. Просто и дешево. Принцип тот же, что у настенных часов с гирями.

Уже имеется проект аэростатной солнечной электростанции, которая при диаметре баллона 200 м круглосуточно вырабатывает 1500 кВт электрической мощности.
Напомню, что еще в двадцатые годы прошлого века было освоено производство мягких и жестких дирижаблей длиною до 240 метров, оснащенных мощными двигательными установками и системой вертикального перемещения. Сейчас трудно поверить, но в тридцатые годы прошлого века в американских военно-воздушных силах были даже дирижабли-авианосцы, легендарные «Мейсон» и «Акрон». По сравнению с конструкцией дирижаблей 80-летней давности конструкция аэростатной электростанции является довольно примитивной, и современная промышленность способна развернуть массовое производство аэростатных солнечных электростанций за 2-3 года.

Нет проблемы и земельных участков. Для аэростатной солнечной электростанции нужен участок земли только для установки якоря, к которому привязан канат аэростата. Идеальным местом для этого являются сельскохозяйственные земли. Растениям такое соседство не помешает, а если что и упадет сверху, то не страшно.
Расчеты показывают, что размещение аэростатных солнечных электростанций всего на одной десятой части сельскохозяйственных земель нашей страны полностью покроет потребность России в электроэнергии. Это же можно сказать и о большинстве других стран.

Для человечества в целом такое решение энергетической проблемы, несомненно, является хорошим решением.

А хорошо ли это для России?
Сумеет ли Россия соскочить с нефтегазовой иглы и вписаться в экономику XXI века?
Поживем – увидим.


Источники:

1.     «Независимая газета» 10.02.09
 http://www.ng.ru/energy/2009-02-10/11_air.html
2.     Альтернативная энергетика и экология, №7, 2008
 http://isjaee.hydrogen.ru/?pid=1688
3.     http://www.adv-engineering.ru/novosti/novrinka/Nanosolar.html

назад

Материалы из архива

5.2007 Новости РНЦ «Курчатовский институт»

18 апреля 2007 г. Президент РФ В.В.Путин посетил Российский научный центр «Курчатовский институт». Это первое посещение Главой государства Курчатовского института за всю его историю. Генеральная схема размещения АЭС Правительство РФ 19 апреля приняло за основу генеральную схему размещения объектов электроэнергетики до 2020 г. Генеральная схема предполагает максимальное увеличение доли атомной генерации, гидрогенерации и угольной энергетики в общем объеме выработки электроэнергии в стране и сокращение доли газовой генерации.

8.2007 Атомная синергетика Дальнего Востока

Виталий Корепанов, ВШБ МГУ, Химфак МГУАтомная отрасль способна эффективно решать первостепенные геостратегические задачи России на Дальнем Востоке – развитие инфраструктуры и интеграцию со странами АТР. А ее конкретные проекты обеспечивают синергетический эффект от реализации важнейших стратегических инициатив современной России. Атомная программа на Дальнем Востоке насчитывает 20-летнюю историю.

11.2009 Щит будущих поколений

Евгений Трифонов, gazeta.ruОдин из главных вопросов оборонной политики России – разумно ли ядерное разоружение страны в условиях появления все новых и новых ядерных держав. Чуть более полумесяца остается до 5 декабря, когда Россия и США должны представить согласованный Договор по стратегическим наступательным вооружениям, но сблизить позиции двух стран пока не удается. Вашингтон желает сохранить жесткий контроль над российскими мобильными межконтинентальными баллистическими ракетами «Тополь», с чем не согласны в Москве.