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

4.2007 Ключевые слова очередного форума ТЭК – «сырьевой голод»

Наш собственный корреспондентВчера в Санкт-Петербурге открылся VII международный энергетический  форум «Топливно-энергетический комплекс России». Представителей атомной отрасли в Горном институте, где традиционно проходит форум, насчитывалось единицы, среди выступающих на пленарном заседании  их и вовсе не было. На пресс-конференции корреспондент журнала «Атомная стратегия»  спросил, намерен ли в ближайшем будущем Газпром использовать ядерные технологии для разведки полезных ископаемых.

10.2009 Чернобыль. Вывод, которого до сих пор нет

С.К.Шандринов Во всех материалах по расследованию причин чернобыльской трагедии, с которыми мне удалось познакомиться (таковых очень мало), и в комментариях, которые продолжаются до сих пор (этих  прочитано уже достаточно много), я не встретил попыток ответить внятно на один вопрос. Зачем вообще операторы затеяли какие-то исследования выбега, или чего-то там ещё, вместо того, чтобы штатно останавливать блок, как того требуют технологический регламент и эксплуатационные инструкции?

12.2008 Лучшей заменой АЭС в Литве будет газ

Константин Симонов, генеральный директор Фонда национальной энергетической безопасности: - Атомные станции очень сложно и дорого строить. Есть опасения, что заявленные "советские" темпы - по два реактора в год - соблюдаться не будут, тем более в условиях кризиса. У нас в этой сфере достаточно много проблем - и в машиностроении, и у всех остальных участников производственной цепи. Надо понять, кто будет строить реакторы, кто будет строить станции, и надо помнить, что мощностей для строительства реакторов очень мало,..