Гелиоэнергетика во всем мире развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Гелиоэнергетические программы приняты более чем в 70 странах — от северной Скандинавии до выжженных пустынь Африки. Солнечные устройства разработаны для отопления и вентиляции зданий, опреснения воды, производства электроэнергии. Такие устройства используются в различных технологических процессах. Появились транспортные средства с «солнечным приводом»: гелиовелосипеды, гелиомопеды, моторные лодки и яхты, солнцелеты и дирижабли с солнечными панелями. Солнцемобили, вчера сравниваемые с забавным автоаттракционом, сегодня пересекают страны и континенты со скоростью, почти не уступающей обычному автомобилю.
Быстрое развитие гелиоэнергетики стало возможным благодаря снижению стоимости фотоэлектрических преобразователей в расчете на 1 ватт установленной мощности с 1000 долларов в 1970 году до 5—6 долларов в 1990 году и повышение их КПД с 5—6 до 20—30 процентов. В ближайшее время предполагается уменьшить стоимость солнечного ватта до 50 центов, что позволит гелиоустановкам вполне конкурировать с другими автономными источниками энергии, например, с дизельэлектростанциями.
Кандидат технических наук А. ПОПОЛОВ.
Одним из мировых лидеров практического использования гелиоэнергетики стала Швейцария, торжественно отметившая в этом году 700-летие образования независимой Гельветической конфедерации (от латинского названия Швейцарии — Helvetia). С юбилейной датой связано нынешнее строительство примерно 700 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях мощностью от 1 кВт до 1 мВт и солнечных коллекторных устройств для получения тепловой энергии. Эта часть программы, получившая наименование «Солар-91» и осуществляемая под лозунгом «За энергонезависимую Швейцарию!», внесет заметный вклад в решение экологических проблем и в энергетическую независимость страны, импортирующей сегодня более 80 процентов энергии из-за рубежа.
Программа «Солар-91» осуществляется практически без поддержки государственного бюджета, в основном за счет добровольных усилий и средств отдельных граждан, предпринимателей, муниципалитетов и коммун. К 2000-му году она предусматривает ввод 3029 гелиоустановок по числу зарегистрированных коммун во всех 22 кантонах Швейцарской конфедерации.
Гелиоустановку на кремниевых фотопреобразователях чаще всего мощностью 2—3 кВт монтируют на крышах и фасадах зданий, занимая здесь примерно 20—30 квадратных метров. Такая установка вырабатывает в год в среднем 3000 кВт.ч электроэнергии, что достаточно для обеспечения бытовых нужд среднего швейцарского домовладения, а иногда и зарядки бортовых аккумуляторов электромобиля. Дневной избыток энергии в летнюю пору направляют в электрическую сеть общего пользования. Зимой же, особенно в ночные часы, энергия может быть бесплатно возвращена владельцу гелиоустановки. Крупные фирмы монтируют на крышах производственных корпусов гелиостанции мощностью до 300 кВт. Одна такая станция может покрыть потребности предприятия в энергии на 50—70 процентов. В районах альпийского высокогорья, где нерентабельно прокладывать линии электропередач, строятся автономные гелиоустановки с аккумуляторами-накопителями энергии.
По опыту эксплуатации и согласно некоторым расчетам, солнце уже в состоянии обеспечить энергопотребности по меньшей мере всех жилых зданий в стране. Гелиоустановки, располагаясь на крышах и стенах зданий, на шумозащит-ных ограждениях автодорог, на транспортных и промышленных сооружениях, не требуют для размещения дорогостоящей сельскохозяйственной или городской территории.
Одним из первых смонтировал гелиоустановку на крыше своего деревенского дома бернский фермер Христиан Лу, у которого практически бесплатно действуют бытовые электроприборы и заряжаются аккумуляторы солнцемобиля — неоднократного призера ралли «Тур де сол», о котором речь пойдет далее. При этом электронные счетчики строго следят за тем, чтобы электроэнергия, полученная из сети, не превосходила по количеству то, что отдано в сеть гелиоустановкой.
Автономная солнечная установка у поселка Гримзель дает электроэнергию для круглосуточного освещения автодорожного тоннеля. Вблизи города Шур солнечные панели, смонтированные на 700-метровом участке шумозащитного ограждения, ежегодно дают 100 кВт электроэнергии. Солнечные панели мощностью 320 кВт, установленные по заказу фирмы «Biral» на крыше ее производственного корпуса в Мюнзингене, почти полностью покрывают технологические потребности предприятия в тепле и электроэнергии.
Современная концепция использования солнечной энергии, пожалуй, наиболее полно выражена при строительстве новых корпусов завода оконного стекла в Арисдорфе, где солнечным панелям общей мощностью 53 кВт еще при проектировании была отведена дополнительная роль элементов перекрытия и оформления фасада. Кпд кремниевых фотопреобразователей при сильном нагреве заметно снижается, и поэтому под солнечными панелями проложены вентиляционные трубопроводы для прокачки наружного воздуха. Нагретый воздух работает как теплоноситель коллекторных устройств. Темно-синие, искрящиеся и переливающиеся на солнце фотопреобразователи на южном и западном фасадах административного корпуса, отдавая в сеть 9 кВт электроэнергии, выполняют декоративно-облицовочную роль.
«Солар-91» предполагает до конца года построить гелиоустановки в 75 школьных и 25 церковных зданиях, рассматривая их как важный аспект обучения и экологического воспитания детей и родителей, прихожан всех вероисповедований.
Один из крупных разделов программы «Солар-91» — развитие транспортных средств, использующих солнечную энергию, ибо автотранспорт «съедает» четверть энергетических ресурсов, необходимых стране. Ежегодно в Швейцарии проводится международное ралли солнцемобилей «Тур де сол». Трасса ралли протяженностью 644 километра проложена по дорогам северо-западной Швейцарии и Австрии. Гонки состоят из 6 однодневных этапов, длина каждого — от 80 до 150 километров.
Украшением нынешнего ралли стали большие спортивные гелиомобили из Швейцарии, ФРГ, Японии и США с площадью солнечных панелей до 8 квадратных метров. Эти машины, напоминающие гигантских фантастических насекомых, сконцентрировали последние достижения гелиоэнергетики, электротехники и электроники, аэродинамики, промышленности высокопрочных и легких композиционных материалов. Самый известный из участвовавших в «Тур де сол» гелиомобилей — «Дух Бьеля II» — сконструирован преподавателями и студентами Высшей технической школы в Бьеле. Осенью прошлого года гелиомобиль пересек Австралию от Дарвина на севере до Аделаиды на юге, пройдя более 3 тысяч километров со средней скоростью 65 километров в час, и стал победителем второго трансавстралийского ралли солнцемобилей.
Стоимость спортивных гелиомобилей достигает сотен тысяч и даже миллионов долларов. Их назначение — участие в престижных соревнованиях и трансконтинентальных ралли. На специально подготовленных трассах скорость рекордсменов превышает 100 километров в час. На рассвете, когда солнце вставало над горизонтом, механики гелиомобилей разворачивали гигантские панели своих машин навстречу лучам, чтобы зарядить аккумуляторы. Так продолжалось до самого старта, и работа фотопреобразователей не прерывалась ни на минуту во время движения и на стоянке, заканчиваясь лишь с заходом солнца.
Но громоздкие солнечные панели можно переместить с кузова гелиомобиля на крышу загородного коттеджа или городского дома, и тогда экзотический экипаж, резко уменьшившись в размерах, трансформируется в электромобиль с неплохими скоростными качествами и достаточно большим запасом хода от зарядки аккумуляторных батарей. Надежный и простой в эксплуатации, электромобиль представляет своему владельцу те же удобства и комфорт, что и современный автомобиль, правда, пока по значительно более высокой цене.
В гонке «Тур де сол», популяризирующей электромобили и солнцемобили как наиболее перспективные варианты экологически чистого транспорта будущего, участвовало несколько десятков подобных машин из разных стран, построенных любителями или небольшими фирмами с целью подготовки серийного производства. Одна из быстро развивающихся фирм — «Фридес солар АГ», известная изящными легкими электромобилями серии «Пингвин», с нынешнего года совместно с объединением АвтоЗАЗ выпускает пятиместную «Таврию-электро» с запасом хода 60—100 километров и с максимальной скоростью 90 километров в час.
На крышах и капотах некоторых электромобилей, участвовавших в «Тур де сол», можно было заметить смонтированные, вспомогательные солнечные панели мощностью до 120 Вт. За другими машинами во время ралли транспортировались мобильные гелиоустановки, поворачивающие на стоянках свои панели, подобно подсолнухам, вслед за солнцем. Однако большинство электромобилей участвовало в «солнечном ралли», заряжая бортовые аккумуляторы электроэнергией, вырабатываемой на стационарных гелиоустановках.
Как считает руководитель «Тур де сол» Урс Мунтвилер, обычный электромобиль расходует энергии примерно вчетверо меньше, чем автомобиль такого же класса. А солнцемобиль, принципиально не отличающийся от электромобиля, должен расходовать еще в 2—4 раза меньше энергии; только в этом случае по Мунт-вилеру можно удовлетворить энергопотребности машины за счет преобразования рассеянной солнечной энергии. 5 квадратных метров солнечных панелей дают одноместному обтекаемому солнце-мобилю из^легких материалов энергию, достаточную для 5 тысяч километров годового пробега, при этом принципиально не имеет значения, смонтированы ли солнечные панели на кузове экипажа или на крыше дома его владельца.
Уже сегодня вблизи железнодорожного вокзала в Листале действует станция технического обслуживания и проката электромобилей, с гелиоустановкой мощностью 3 кВт. Солнечную энергию здесь используют для производственных нужд и зарядки аккумуляторов электромобилей. В будущем подобные станции предполагают открыть вблизи вокзалов, автостоянок, торговых центров и крупных предприятий.
Наша команда представила на «Тур де сол-91» три машины. Двухместная «Лада-электро», разработанная малым предприятием «Электромобиль» и научно-техническим центром АвтоВАЗа на базе серийной модели ВАЗ 2108 и оборудованная энергоемким никель-кадмиевым аккумулятором, имела запас хода 90 километров и максимальную скорость 120 километров в час. Водитель «Лады-электро» А. Гайдук и механик В. Палчевский стали победителями последнего этапа ралли. Вторая наша машина — легкий спортивный солнцемобиль «Мини-сол», изготовленный Самодеятельной группой под руководством А. Кноха, снабжен шестью щелочными аккумуляторами Луганского аккумуляторного завода и солнечными панелями мощностью 150 Вт краснодарского предприятия «Сатурн». «Мини-сол» развивала скорость до 60 километров в час.
Небольшой трехколесный «Этюд» (авторы В. Никитин, А. Кнох и А. Пополов) сочетает велопривод с электроприводом от двигателя постоянного тока мощностью 110 Вт и, кроме того, имеет складную солнечную панель мощностью 25 Вт. Комбинированный привод «Этюда» позволил автору этой статьи успешно преодолеть всю трассу ралли, развивая на отдельных участках скорость до 45 километров в час.
Швейцарские граждане возлагают большие надежды на децентрализованное производство электрической и тепловой энергии собственными гелиоустановками. Это отвечает независимому и самостоятельному швейцарскому характеру, чувству цивилизованного собственника, не жалеющего личных средств ради чистоты горного воздуха, воды и земли. Надо сказать, что персональные ге-лиостанции весьма стимулируют развитие в стране электроники и электротехники, приборостроения, технологии новых материалов и других наукоемких отраслей.
Жилой дом в Оберсбурге, оснащенный гелиоустановкой, которая позволяет находиться на полном энергетическом, самообеспечении.
Подготовка солнцемобилей к старту в швейцарском городе Суре.
«Лада-электро» на стоянке в Туне. За рулем водитель Андрей Гайдук из Тольятти.
Гелиоавтомобиль «ДОКА» 1989 года, изготовленный самодеятельной группой под руководством главного конструктора гелиотехники А. Кноха из подмосковного Зеленограда.
Инвалидная коляска с автономным универсальным электроприводом, изготовленная в 1990 году группой А. Кноха.
О, да, мне попалась заметочка о ВАЗ-2801. В "За рулём" за 1982 год.
на самом деле индекс этого автомобиля ВАЗ-2102Э (опытный)
и ВАЗ-21029 (серийный), а 2801 это ближе к устному заводскому названию, по документам были другие индексы.
__________________
- книги про автомобили и прочую технику
Линейный вид
