50%. Плошадьфотоэлекрическихпанелей составляла 15

м^. Для сравнения на томже рисунке приведенахарактерная диаграммаполучения энергии ответроагрегата(установленного в другойрайоне). Из сравнениядиаграмм видно, чтовременнаяпроизводительностьобоих систем находится впротивофазе. поэтому их целесоооразно использовать совместно в одной упряжке.

Многие из производящихся в России фотоэлектрических систем (ФЭС) не только соответствуют мировому техническомууровню, но и превосходят его по ряду параметров. Так. фотоэлектропреобразователи из моно- и поликристаллическогокремния имеют устойчивый к.п.д. - 16% при стоимости модуля мощностью 50 Вт около 5 амер.долл.Вт (пик), чтосоответствует средней стоимости подобных преобразователей на мировом рынке. Цель реализуемого в настоящее времяпроекта - снизить стоимость до 2-3 долл. Вт.

О месте под солнц&ч

Гелиоустановки обычно размещают на фасадах и крышах ориентированных на юг. юго-восток и юго-запад. Упроектировщиков в этой связи появилось новое понятие — энергетическая крыша. Оптимальная ориентация зависит отклимата, рельефа местности, характера затененности и других условий. В принципе вся плошадь ограждающихконструкций западной, южной и восточной ориентации, за исключением окон, может быть занята гелиоприемниками.Они мог>т устанавливаться как неподвижно, так и на подвижных и трансформируемых платформах, позволяющих менятьих ориентацию и конфигурацию в зависимости от положения солнца.

Не только в плотной городской застройке, но и в сельской местности, может возникнуть проблема взаимного затенениягелиоприемников деревьями, домами или другими сооружениями. На этот случай должны быть приняты нормативныеакты и проектировочные правила, защищающие определенный сектор солнечного облучения домовладения от затенениявысокими деревьями или другими объектами на соседних участках. Опыт законодательного регулирования доступа ксолнцу домовладений имелся еще в древней Греции. Согласно канонам древнего Китайского учения об обустройствежилища Фэн-Шуй. южный фасад дома не должен ничем затеняться для беспрепятственного освещения дома солнцем. Ванглийском праве существует тезис о «правах света», по которому домовладелец имеет право пользоваться солнечнымосвещением в течении определенного времени. Таким образом, предполагается, что при планировании застройки должносохраняться определенное пространственно высотное соотношение между зданиями. Даже в неблагоприятных условияхсовременного города удается иногда найти компромиссное решение. Так один токийский домовладелец, малоэтажныйдом которого был затенен стоящим рядом небоскребом, установил на его крыше следящий отражатель так. чтобы онотражал солнце на его дом.

Расчеты показывают, что при достаточно плотном шахматном расположении домов, взаимное затенение остается вдопустимых пределах, футурологи предсказывают, что типичный городской пейзаж близкого будущего будет включать

тысячи расположенных на крышах домов накопителей солнечной энергии, которые станут таким же элементомповседневности, как и телевизионные антенны сегодня.

В будущем предстоит создать длярайонов, подверженных стихийнымбедствиям. солнцеприемныеустройства, достаточно устойчивыек их воздействию, подобно тому, какэто уже сделано для ветроустановок.мачты или лопасти которых автоматически складываются приопасном ветре. Уже сейчас некоторые фирмы началипроизводить фоточерепицу (черепицу со встроенными фотоэлементами) покрытую бронированным стеклом, выдерживающим попадание камня.

Вращающиеся дома

На протяжении тысячелетий дома строились статичными, а их ориентация определялась традициями и метнымиусловиями. Один из способов повышения энергоэффективности дома состоит в том. чтобы южные фасады делать сувеличенным остеклением и солнечными батареями, северные — с минимальным остеклением и наиболее утепленнымистенами. Поворотные устройства для солнечных батарей установленных на домах практически не применяются, однако,существуют целиком вращающиеся дома.

Такой дом возводится на металлической вращающейся основе, которая стоит на опорах, и может быть сооруженпрактически из любого материала — бетона, дерева, стекла или стали. Основание для узла вращения заглубляется на ту жевеличину, что и обычный фундамент. Поворотный механизм не требует регулярного обслуживания, а толькопериодических осмотров, как и ходовая часть автомобиля. Дополнительным достоинством вращающихся домов являетсяих сейсмоустойчивость.

Обычно предлагаемые дома могут делать один полный поворот, после чего должны ны совершить круг обратноговращения. Модели, которые могут вращаться в одном направлении непрерывно, стоят дороже, в связи с усложнениемконструкций поводящих энергию и воду коммуникаций.

Дома, диаметр которых не превышает 14 метров могут иметь общую площадь в 150 — 200 кв. и. Их строительство обходитсяна 5 - 8% дороже возведения статичного дома, однако, это компенсируется повышенной энергоэффективностью такихдомов. Для домов большей площади удорожание оказывается более значительным.

Вращающиеся дома построены уже в США. Канаде. Англии. Франции. Австралии. Новой Зеландии. Возникли фирмы,специализирующиеся на строительстве таких домов.

Фотографии некоторых вращающихся домов приведены в б-ой части книги.

Ветровые энергоисточники

Ветер дует везде - на суше и на море. Человек не сразу понял, что перемещение воздушных масс связано с неравномернымизменением температуры и вращением земли, но это не помешало нашим предкам использовать ветер для мореплавания.Ветровая энергия порождается энергией солнца и представляет одну из ее разновидностей. Энергия ветра используетсяуже несколько тысячелетий, еще в древней Персии работали ветряные мельницы с вертикальной осью вращения. Позжепоявились мельницы с горизонтальной осью, использовавшиеся вплоть до недавнего времени. В 1890 году подобнаяустановка в Дании впервые была применена для получения электроэнергии.

В России к началу нынешнего века вращалось около 2500 тысяч ветряков обшей мощностью миллион киловатт. После 1917года мельницы остались без хозяев и постепенно разрушились. Правда, делались попытки использовать энергию ветрауже на научной и государственной основе. В 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая по тем временамветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт. а позднее разработан проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать егоне удалось, так как Институт ветроэнергетики, занимавшийся этой проблемой, был закрыт. Сложившаяся ситуацияотнюдь не обусловливалась местным головотяпством. Такова была общемировая тенденция.

Принцип действия лопастных ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передаваякрутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию, водяному насосу. Чембольше диаметр ветроколеса. тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатываетагрегат. Принципиальная простота дает здесь исключительный простор для конструкторского творчества, но тольконеопытному взгляду ветроагрегат представляется простой конструкцией.

Большинство типов ветродвигателей известны так давно, что история умалчивает имена их изобретателей.Ветроагрегаты делятся на две группы:

о ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (крыльчатые);

о ветродвигатели с вертикальной осью вращения (карусельные: лопастные и ортогональные).Основной энергетический показатель ветрового режима местности — средняя многолетняя скорость ветра. Длявозможности установки ветроэнергоисточника она должна составлять не менее 4 -5 м сек для обычных установок и неменее 3 м сек для многолопастных и вихревых.

Ветроэнергоресурсы являются достаточно распространенными. В особенности они велики в прибрежных районах и наакваториях. Особую ценность им придает то. что во многих районах, в частности, в России, они имеют зимний максимум.Таким образом, они оказываются в состоянии компенсировать зимний минимум солнечной энергии и давать, в отличие отгелиоустановок, энергию в период максимальной потребности в ней. Образно говоря, они являются той ложкой, котораядорога к обеду. Ветроустановки с экологической точки зрения обладают рядом недостатков. Они требуют изъятия земель,производят шум, изменяют ландшафт, создают помехи теле- и радиосвязи, могут приводить к гибели птиц, небезопасныпри авариях. Технический прогресс последних лет позволил значительно снизить эти неблагоприятные воздействия -появились малошумящие лопасти, не отражающие электромагнитного излучения, мачты, автоматически складывающиеся

при опасном ветре и т.д.

Ветродвигатели во многих случаях целесообразно размешать группами на отдельных площадках, достаточно удаленных отжилья и с хорошими аэродинамическими условиями. Плошади под установками могут использоваться всельскохозяйственных целях. Ветродвигатели способны превращать в электрическую энергию более 30% энергииветрового потока. Для ветроэнергетики справедлива общая для возобновляемых источников тенденция быстрогоснижения стоимости капитальных затрат и стоимости вырабатываемой энергии. Последняя за двадцать лет с 1980 годаупала в десять раз и достигла значения 5 центов за квт час. что делает вполне конкурентоспособной по сравнению страдиционной энергетикой. По прогнозам, к 2010 году стоимость ветроэнергии упадет до 3.5 цента за квт час. что будетпочти вдвое ниже стоимости энергии топливных станций

Существенным недостатком энергии ветра является ее изменчивость во времени, поэтому часто ветроустановкикомбинируют с другими ВИЭ. например солнечными.

Энергия из биомассы

Биомасса — термин, объединяющий все органические вещества растительного и животного происхождения. Биомассаделится на первичную (растения, животные, микроорганизмы) и вторичную (отходы переработки первичной биомассы,продукты жизнедеятельности человека и животных).

До XIX века в России биомасса была основным источником энергии. В странах экваториального пояса такое положениесохраняется и поныне. Ее доля в энергобалансе развивающихся стран составляет 35%. в мировом потребленииэнергоресурсов — 12%. в России —3%. В России только 2 млн. сельских домов имеют сетевой газ. остальные 12.6 млн.используют для отопления дрова и уголь.

В биомассе растений, создаваемой в процессе фотосинтеза, солнечная энергия запасается в химическом, т.е. взаконсервированном виде. Для получения биотоплива могут служить также любые органические отходы: навоз, отходыдеревообработки и пищевых производств. Биомасса с помощью различных процессов может перерабатываться как вжидкое топливо (метанол, дизтопливо). так и в газообразное.

Существуют породы быстрорастущих деревьев и трав, которые уже сейчас выращиваются для нужд энергетики. ВБелоруссии проводились исследования по возможности выращивания быстрорастущей ивы. Оказалось, чтопотенциальный урожай сухой массы составляет 5.1 т/га на песчаных почвах и 10.5 на торфяных (для сравнения в Бельгиисоответственно 7.5 и 11.7 т/га). Использование древесного топлива целесообразно при цене на месте доставки не более 605 за кубометр. В последнее время появились сообщения о том. что выращивать траву для энергетических нужд выгоднее,чем деревья.

В начале цепочки образования любой биомассы всегда находятся растения как первичные производители биопродукции.Если сжигание нефти, угля и природного газа выпускает в атмосферу углекислый газ. который был давно «похоронен» вгорных породах и исключен из атмосферы, то сжигание топлива из биомассы высвобождает лишь то количествоуглекислого газа, которое растения поглотили из атмосферы в процессе роста. Таким образом, суммарное количестводвуокиси углерода, относящейся к парниковым газам, в атмосфере не увеличивается и тем самым не вносится вклад вглобальное потепление.

В экодоме энергия биомассы выделяется в виде вырабатываемого биотуалетом тепла. В сельской местности при наличиидостаточного количества биомассы экодом может полностью перейти на энергоснабжение с использованием биотоплива.Биомасса может сжигаться непосредственно, или после разделения, например, рапсовое масло добавляется к дизельномутопливу. Твердые виды биомассы обычно подвергают термохимической конверсии (пиролиз, газификация, сжижение).Биотехнологической конверсии подвергают биомассу с большим содержанием влаги — отходы животноводства, иловыеосадки очистных сооружений с получением как жидкого, так и газообразного топлива.

Может возникнуть вопрос, зачем, например, перерабатывать в топливо древесные отходы, когда они и так являютсятопливом? Ответ состоит в том. мы получаем жидкое или газообразное топливо, которое:

• горит более чисто, с меньшим выделением вредных веществ

• позволяет легче осуществить автоматизацию процессов горения

• можно использовать в двигателях или электрохимических генераторах с получением не только тепла, но иэл ектроэн ергии.

Травоядные животные довольно плохо усваивают энергию растительных кормов, более половины ее уходит в навоз,позволяя рассматривать его не только как ценное сырье для органических удобрений, но и как обильный источниквозобновляемой энергии. Один кубометр биогаза имеет среднюю теплотворную способность б квтч м^. что составляет60% от соответствующей способности природного газа. В пересчете на одну корову это составит 10 квт*ч сут. на свинью —