Статьи

Устройства для прямого преобразования световой или солнечной энергии в электроэнергию называются фотоэлементами (по-английски Photovoltaics, от греческого photos - свет и названия единицы электродвижущей силы - вольт). Преобразование солнечного света в электричество происходит в фотоэлементах, изготовленных из полупроводникового материала, например, кремния, которые под воздействием солнечного света вырабатывают электрический ток. Соединяя фотоэлементы в модули, а те, в свою очередь, друг с другом, можно строить крупные фотоэлектрические станции. Крупнейшая такая станция на сегодняшний день - это 5-мегаваттная установка Карриса Плейн в американском штате Калифорния. КПД фотоэлектрических установок в настоящее время составляет около 10%, однако отдельные фотоэлементы могут достигать эффективности 20% и более.

История фотоэлементов

История фотоэлементов берет начало в 1839 году, когда французский физик Эдмон Беккерель открыл фотогальванический эффект. За этим последовали дальнейшие открытия.

В 1883 г. электрик из Нью-Йорка Чарльз Фриттс изготовил фотоэлементы из селена, которые преобразуют свет в видимом спектре в электричество и имеют КПД 1-2%. (светочувствительные элементы для фотоаппаратов до сих пор делают из селена).

В начале 50-х годов ХХ века был изобретен метод Чохральского, который применяется для выращивания кристаллического кремния.

В 1954 г. в лаборатории компании "Bell Telephone" синтезировали силиконовый фотоэлектрический элемент с КПД 4%, в дальнейшем эффективность достигла 11%.

В 1958 г. небольшие (менее 1 ватта) фотоэлектрические батареи питали радиопередатчик американского космического спутника "Авангард". Вообще, космические исследования сыграли важную роль в развитии фотоэлементов.

Во время нефтяного кризиса 1973-74 гг. сразу несколько стран запустили программы по использованию фотоэлементов, что привело к установке и опробованию свыше 3100 фотоэлектрических систем только в Соединенных Штатах. Многие из них до сих пор находятся в эксплуатации.

Рынок фотоэлементов

Современное состояние рынка фотоэлементов характеризуется достаточно стабильным ростом, порядка 20% в год, однако объемы производства фотоэлементов остаются довольно низкими. Производство модулей во всем мире в 1998 г. составило около 125 МВт, в то время как цена упала с 50 долларов за 1 ватт в 1976 г. до 5 долларов за 1 ватт в 1999 г. Тем не менее, киловатт-час электричества, выработанного фотоэлектрической системой, все еще дороже традиционной электроэнергии в 3-10 раз (в зависимости от конкретного местонахождения и вида системы). Таким образом, рынок фотоэлементов пока занимает небольшую нишу в мировой экономике. Но он продолжает стабильно расти в тех сегментах рынка, где фотоэлементы конкурентноспособны, например, в автономных, удаленных от электросети системах.

Во многих регионах мира прогресс весьма ощутим. Правительство Японии вкладывает 250 млн долларов в год в увеличение производственной мощности с 40 МВт (1997г.) до 190 МВт (2000г.). Европейские страны проводят собственные программы, стимулом к чему служит потребность в энергетической независимости и экологические соображения. Эти программы в сочетании с экологическими проблемами - такими, как изменение климата - способны значительно ускорить развитие этой отрасли. Компания "Shell Solar" построила в Германии крупнейший завод по производству фотоэлементов с годовым объемом производства в 10 МВт, который намечено довести до 25 МВт. Стоимость постройки завода - 50 млн немецких марок.

Применение фотоэлементов

Солнечные фотоэлементы являются вполне реальной технически и экономически выгодной альтернативой ископаемому топливу в ряде применений. Солнечный элемент может напрямую превращать солнечное излучение в электричество без применения каких-либо движущихся механизмов. Благодаря этому, срок службы солнечных генераторов довольно продолжителен. Фотоэлектрические системы хорошо зарекомендовали себя с самого начала промышленного применения фотоэлементов. К примеру, фотоэлементы служат основным источником питания для спутников на околоземной орбите с 1960-х годов. В отдаленных районах фотоэлементы обслуживают автономные энергоустановки с 1970-х. В 1980-х годах производители серийных потребительских товаров начали встраивать фотоэлементы во многие устройства: от часов и калькуляторов до музыкальной аппаратуры. В 1990-х предприятия энергоснабжения начали применять фотоэлементы для обеспечения мелких потребностей пользователей.

Фотоэлектрические установки качают воду, обеспечивают ночное освещение, заряжают аккумуляторы, подают электричество в общую энергосистему и т. д. Они работают в любую погоду. При переменной облачности они достигают 80% своей потенциальной производительности; в туманную погоду - около 50%, и даже при сплошной облачности они вырабатывают до 30% энергии.

В наше время можно найти не только фотоэлектрические панели. Разные фирмы предлагают фотоэлементы в виде легких, эластичных и прочных кровельных плит, а также ненесущих стен-перегородок для фасадных работ. Эти новинки делают фотоэлементы экономически более привлекательными при включении их в состав строительных материалов. В отдаленных районах фотоэлектрические установки являются наиболее рентабельным, надежным и долговечным источником энергии. В некоторых регионах фотоэлементы повышают конкурентоспособность систем, подключенных к электросети. Однако главное - что и в отдаленных, и в подсоединенных к электросетям местностях фотоэлектрические системы вырабатывают чистую энергию, получение которой не сопровождается загрязнением окружающей среды, в отличие от привычных электростанций.

Насосные установки, работающие на солнечных фотоэлементах, эффективны и экономически выгодны в условиях практически любого применения водных насосов. Энергетические компании США обнаружили, что экономичнее использовать водяные насосы на солнечной батарее, чем обслуживать распределительные электрические линии, ведущие к удаленным насосам. Некоторые коммунальные предприятия предлагают насосные установки на фотоэлементах для выполнения заявок клиентов.

В сельских районах находится и другое применение фотоэлектрическим системам - зарядка и освещение электрических изгородей; обеспечение циркуляции воды, вентиляции, света и кондиционирования воздуха в теплицах и гидропонных сооружениях.

Фотоэлектрические модули снабжали электричеством воздушный шар "Breitling Orbiter 3" во время его беспосадочного полета вокруг земного шара. В течение трех недель в марте 1999 г. все оборудование на борту воздушного шара питалось от 20 модулей, подвешенных под корзиной. Каждый модуль был наклонен так, чтобы давать равномерный ток во время движения и заряжать пять аккумуляторов для навигационных приборов, питать систему спутниковой связи, обеспечивать освещение и нагрев воды. Все модули отлично работали на протяжении всего путешествия.

Фотоэлементы с успехом применяются для электрификации деревень. В наше время два миллиарда людей во всем мире живут без электричества. Большая часть из них - в развивающихся странах, где 75% населения не имеют доступа к электроэнергии. Удаленные деревни часто не подключены к сети. Опыт показывает, что фотоэлементы служат экономически выгодным источником электричества для основных нужд, таких как:

• освещение
• водозабор
• средства связи
• медицинские учреждения
• местный бизнес

Те, у кого нет доступа к электроэнергии из сети, часто пользуются ископаемыми видами топлива - керосином, дизельным топливом. С его использованием связан ряд проблем:

• Импорт ископаемого топлива истощает запас конвертируемой валюты в стране
• Транспортировка топлива затрудняется отсутствием нормальной инфраструктуры
• Обслуживание и ремонт генератора проблематичен из-за нехватки запасных частей
• Генератор загрязняет окружающую среду выхлопами и создает сильный шум

Электрическое освещение при помощи фотоэлементов более эффективно, чем керосиновые лампы, а установка фотоэлектрической системы обычно стоит дешевле, чем продление электросети. Более того, многие развивающиеся страны расположены в регионах с высоким уровнем солнечной радиации, то есть в изобилии располагают бесплатным источником энергии круглый год. Производство "солнечного электричества" просто и надежно, что доказывает опыт эксплуатации десятков тысяч фотоэлектрических систем во всем мире.

В ближайшие десятилетия значительная часть мирового населения познакомится с фотоэлектрическими системами. Благодаря им исчезнет традиционная необходимость сооружения крупных дорогостоящих электростанций и распределительных систем. По мере того, как стоимость фотоэлементов будет снижаться, а технология - совершенствоваться, откроется несколько потенциально огромных рынков фотоэлементов. К примеру, фотоэлементы, встроенные в стройматериалы, будут осуществлять вентиляцию и освещение домов. Потребительские товары - от ручного инструмента до автомобилей - выиграют в качестве от использования компонентов, содержащих фотоэлектрические компоненты. Коммунальные предприятия также смогут находить все новые способы применения фотоэлементов для удовлетворения потребностей населения.

Европейский Союз поставил своей целью удвоить долю возобновляемых источников энергии к 2010 г. Одним из важных компонентов является производство 1 млн фотоэлектрических систем (500000 встроенных в крыши зданий и экспорт 500000 сельских систем) общей установленной мощностью 1 ГВт. Фирма "BP Amoco" (один из мировых лидеров продаж нефтепродуктов) собирается использовать солнечную энергию на 200 своих новых станциях обслуживания в Британии, Австралии, Германии, Австрии, Швейцарии, Нидерландах, Японии, Португалии, Испании, Франции и США. Программа стоимостью 50 млн долларов включает в себя применение 400 солнечных панелей, общей мощностью 3,5 МВт и снижение выбросов углекислого газа на 3500 тонн ежегодно. Благодаря этому проекту "BP Amoco" станет одним из крупнейших в мире потребителей солнечного электричества, а также одним из крупнейших производителей солнечных элементов и модулей. Солнечные панели будут вырабатывать больше электричества, чем нужно для освещения и водяных насосов, поэтому система будет подключена к сети. Днем излишек электроэнергии будет подаваться в сеть, а ночью из нее будет пополняться недостаток энергии. Мировой рынок фотоэлементов к 2010 году должен составить 1000 МВт, а к 2050 г. - 5 млн МВт, если верить прогнозу президента компании "BP Solar".

Увеличение использования альтернативных источников энергии связано не только с положительными эмоциями, но и порождает вокруг этой темы много разнообразных мифов и легенд. Попробуем разобраться, что из этого всего правда, а что только вымысел.

Первое, и, наверное, самое основное опасение людей – это шум, который производят ветровые турбины. Шум определяется как любой резкий, громкий и просто нежелательный звук. Но даже, если по нормам производимый шум в пределах допустимого, есть люди, которые более чувствительные к шуму, чем большинство.

Это объясняется тем, что различный шум действует на нас по-разному. Например, большинство людей с удовольствием слушает шум волн на морском берегу, но нас злит радио из соседского окна. И это даже при том, что фактический уровень шума от прибоя может быть намного больше, чем от радио. Кроме вопросов музыкальных предпочтений соседа, очевидно есть еще какое-то различие между этими шумами.

Морские волны испускают случайный “белый” шум, в то время радио соседа имеет некоторое систематическое содержание, которое ваш мозг не может игнорировать, различать и анализировать. А если Вам еще и сосед не нравится, то шум будет раздражать Вас еще больше. Примерно такая же ситуация и с ветровыми турбинами. Этот вид шума называют нежелательным звуком.

Современные турбины проектируются таким образом, чтобы максимально уменьшить шум от механических компонентов ветровой турбины. Таким образом практически весь слышимый шум – это шум ветра, взаимодействующего с вращающимся лезвием турбины.

На расстоянии 300 метров от ветровой фермы шума столько же, сколько от холодильника на кухне. Современные ветровые турбины более тихие, чем большинство современного оборудования по производству электроэнергии. И даже в тех областях, где плотность населения низкая и шума от человеческой деятельности практически не существует, все равно шума от дуновений самого ветра больше, чем от вращения ветровой турбины.

Исключением можно назвать турбины, построенные раньше 80х годов. А также те, которые расположены на холмистой местности. Шум, производимый от ветровых установок на холмистой местности, может быть усилен за счет резких или больших перепадов высот на горах. И именно тип ландшафта играет в данном случае первостепенную роль.

Вторая проблема, которая может влиять на здоровье человека, это мерцающая тень. Ветровые турбины, как и другие высокие строения, отбрасывают тень на близстоящие дома. Если Вы живете рядом с такой турбиной, то для Вас может быть раздражающей мерцающая тень, которая появляется при вращении ротора (лезвия турбины). Ротор как бы разрывает ровный солнечный свет, создавая эффект мерцания.

И даже если в США теневые вспышки не были признаны проблемой, то в Европе над этим нежелательным эффектом уже работают специалисты. В Великобритании только в одном случае мерцание было признано проблемным для жителей близлежащих домов.

Эта проблема вполне решаема. На расстоянии, равном сумме 7-10 диаметров ротора (это порядка 300-800 метров), человек не подвергается влиянию теневых вспышек. Следовательно, стоит только отступить от домов на это расстояние и проблема будет исчерпана. Второе решение – это постройка турбин за домами относительно движения Солнца.

Человека всегда пугает неизвестность. Такая же ситуация сложилась и с инфразвуком, который якобы испускают ветряные турбины и это отрицательно влияет на здоровье человека. Инфразвук окружает нас постоянно. Это и последствия автомобильного движения, самолетов, поездов. И даже в домах у нас есть источники таких звуков – это наша бытовая техника. Инфразвук также возникает во время грозы, землетрясений, ураганов.

Инфразвук, это звук на низких частотах, он не улавливается человеческими органами чувств, но определенные низкие частоты могут вызвать у людей обостренную тревожность и даже психические расстройства. Ученые во всем мире категорически отвергают сообщения о том, что от ветровых установок есть вредный эффект инфразвука. А постоянные тесты и опыты на ветровых фермах только подтверждают их слова.

Существует проблема с ухудшением принятия радио- и телевизионных сигналов в близлежащих домах. Такая проблема актуальна в том случае, если турбина стоит на пути прохождения этого сигнала. Но даже в этом случае исправляется она установкой дополнительных ретрансляторов в обход ветровых ферм.

Некоторые считают, что ветровые установки уродливы и портят ландшафт только одним своим присутствием. Но намного больше людей, которые считаю, что такие установки величественны и прекрасны. Над дизайном ветряков и над их «красивым и правильным» размещением на местности работают квалифицированные специалисты. И внешнему виду таких конструкций уделяется не меньше внимания, чем к механике. Но, как говорится, на вкус и цвет товарищей нет.

Так что мнение, что такие установки уродуют местность, тоже в равной мере имеет право на жизнь. Но к доказанным фактам его относить не стоит, это больше из разряда мифов. Мифом является и то, что установки ветряков отрицательно влияют на туристический бизнес. Скорее наоборот, в Шотландии 80% опрошенных потенциальных туристов выявили желание посетить ветровую ферму в качестве дополнительного экскурсионного тура.

К разряду мифов можно отнести слух, что на производство, установку и обслуживание ветряка тратится больше энергии, чем он вырабатывает. Фактически, при нормальной работе всю затраченную на вышеперечисленные задачи энергию ветряк возвращает за 2-5 месяцев при сроке службы ветряка как минимум 20 лет.

Отрицательного влияния не выявлено при продаже недвижимости рядом с ветряными мельницами. Скорее наоборот, в связи с постоянным подорожанием электроэнергии возможность использования альтернативных источников становится все более привлекательной.

Также вымыслом является возможность того, что вращающееся лезвие спадет с турбины и рухнет вниз. Надежность и безопасность постройки ветряков дошла до того, что их безбоязненно устанавливают даже рядом с детскими учреждениями, не говоря уже про установку в густонаселенных районах. Разрушение ветряков по таким причинам было возможно в начале их использования. Стандарты построения ветряков в наше время гарантируют высокий уровень безопасности и надежности даже при различных природных катаклизмах.

К разряду мифов можно отнести то, что якобы турбины убивают множество птиц. По статистике, которую собрали датские ученые, на 10 000 смертей птиц меньше одной происходит из-за ветровой турбины. В основном преждевременная смерть пернатых происходит из-за высоковольтных проводов, окон зданий, высокоскоростного движения на дорогах и даже из-за деятельности обычных домашних котов, которые из этих десяти тысяч ловят примерно одну тысячу.

Последним доводом противников ветровой электроэнергии есть ее высокая стоимость. Сейчас средняя стоимость одного киловатта где-то 5-7,5 центов (по данным австралийских компаний). Да, для Украины может это пока что дорого, особенно учитывая стоимость самой установки. Но с теми темпами роста стоимости электричества, которые наблюдаются сейчас в нашей стране, через год-другой этот вид бизнеса может оказаться намного более рентабельным, чем в данный момент.

Для обеспечения человечества на несколько веков энергией хватит и сотой доли той энергии, которая доходит от Солнца до Земли за один год. Солнечная энергия – это наименьшее количество загрязнения для планеты и наиболее неистощимый из всех известных источников энергии. Человечество только начинает выявлять и использовать ее потенциал.

В некотором смысле вся энергия, которую мы используем, существует на Земле благодаря Солнцу. Это и нефть, и природный газ, и уголь. В то время как энергия, исходящая непосредственно от Солнца, всегда была доступна для человечества, мы не были в состоянии использовать ее так же эффективно как и другие источники. Создание системы, которая обеспечивает надежный и эффективный, а главное рентабельный перевод солнечной энергии в электрическую, было и есть весьма трудной задачей.

Сегодняшние солнечные системы уже рентабельны, надежны и просты в эксплуатации. Их использование набирает популярность в развитых странах. Это становится не только экономно, но и престижно. Правительства многих стран частично финансирует установку солнечных элементов в частных секторах и офисах. Владельцу «солнечного дома» гарантированы налоговые льготы, беспроцентные кредиты и другие подобные поощрения. Даже при нынешних ценах на солнечные элементы стоимость их установки при строительстве дома окупается за 7-10 лет.

Поставщики электроэнергии покупают электроэнергию у частных лиц, которые установили на своих домах солнечные элементы. Когда у хозяев возникает излишек энергии они продают его «электрокомпаниям» и зарабатывают на этом. В Германии есть несколько «солнечных ферм». Фермеры поменяли производство свинок на сбор солнечного электричества. В данный момент для фермеров это оказывается более выгодным.

В перспективе, использование солнечной энергии позволит снизить парниковый эффект, который представляет для человечества большую угрозу. Парниковый эффект – это таяние ледников, сильные ливни и бури, штормы и ураганы, засухи и грозы. Глобальное потепление связано с выбросами в атмосферу углекислого газа, который возникает при сжигании газа, нефти и угля.

Рассмотрим кратко исторические этапы изучения и развития солнечной энергии:

1839 Александр Эдмон Беккерель (Alexandre-Edmond Becquerel) открыл фотогальванический эффект.

1883 Чарльз Фриттс (Charles Fritts) создает всемирный первый солнечный электрический модуль - это селен, покрытый очень тонким слоем золота. Такое сочетание элементов преобразовывает меньше чем один процент солнечного света в электричество. Можно сказать, что этим одним процентом было положено начало в солнечной энергетике.

1953 Джеральд Персон (Gerald Pearson) проводя опыты в Bell Laboratories случайно установил, что кремний, покрытый определенными примесями, намного более чувствителен к солнечному свету, чем селен.

Можно сказать, что с этой даты и стартовали исследования по использованию солнечной энергии – была создана первая солнечная ячейка. “Нью-Йорк Таймс” комментирует, что это так - “начало эры, которая приведет в конечном счете к реализации одной главной мечты человечества - использование почти безграничной энергии Солнца для развития цивилизации”.

1957 СССР на орбиту Земли вывел первый искусственный спутник на солнечных батареях. В 1958 году это достижение повторили и США. Стоимость одного киловатт-часа энергии была $500.

1970 Стоимость за один киловатт-час была снижена до $100. На тот момент все спутники были оснащены солнечными батареями, изготовленными на основе кремния. КПД на этот момент достиг 10%. И примерно два десятилетия держался на этой отметке.

1973 Стоимость за один киловатт-час была снижена до $50 благодаря использованию более дешевых кремниевых плат. Финансирование многих исследований в солнечной энергетике было свернуто, так как цена кремния на тот момент была непозволительной роскошью по сравнению с ценами на нефть.

1978 Для поддержки телекоммуникационных сетей в Австралии были построены наземные солнечные станции.

1985 На солнечной энергии работало порядка 30 000 телефонов-автоматов по всему Калифорнийскому шоссе. Были установлены уличные солнечные фонари – днем они аккумулировали энергию, а ночью освещали улицы. Также освещались с помощью солнечной энергии автобусные остановки.

1995 Стоимость за один кВтч солнечной электроэнергии снизилась до $15. Во всех развитых странах начались усиленные разработки в области солнечной электроэнергии. Правительства старались как можно быстрее снизить стоимость солнечной энергии до уровня обычного электричества. К этому моменту КПД солнечных элементов удалось поднять до 15%.

2004 Добывается 1 миллион киловатт электроэнергии. Доходы от солнечной энергии близки к 6,5 миллиардам долларов. Первые места в «солнечной гонке» занимают Япония, Германия и Соединенные Штаты Америки.

2005 Четыре из пяти солнечных модулей установлены в Германии, Японии и США. По сравнению с 2004 годом рынок в 2005 вырос на 35%.

2006 Сейчас стоимость одно кВтч электроэнергии составляет $0,5. Это примерно в 10 раз дороже, чем от ископаемого электричества. Но по прогнозам ученых уже к 2010 году эта стоимость упадет вдвое. А к 2030 – в восемь раз от сегодняшних цен.

Крупнейшие компании солнечного рынка по данным сайта www.solarbuzz.com:

• Германия – Q-Cells, SOLARWATT, Sunways, Solarwerk
• Япония - Fuji Electric, Sharp Corporation, Mitsubishi Electric
• США - Kyocera Solar, SunEarth Inc, American SunCo
• Украина - фирма “Доминус” г.Киев, фирма “Афрос” г.Севастополь, ОАО “Квазар” г.Киев

До 2010 года в Германии и Японии планируется ежегодно увеличивать рынок солнечных элементов на 25%. К “солнечным гонкам” присоединяются такие страны, как Южная Корея, Испания и Китай. Солнечная энергетика быстро развивающийся рынок. Та страна, которая перейдет по максимуму на солнечную энергию первой, имеет прекрасные перспективы в будущем.

Периодические издания сообщают, что в Великобритании изобретена оригинальная гигантская ветроустановка, мощность которой почти в пять раз выше, чем у обычных ветроэлектростанций.

При слове «ветроэлектростанция» рисуется картина гигантского трехлопастного пропеллера, вращающегося на вершине тонкой башни. Между тем за этим образом скрывается главная проблема ветроэнергетики. Стремление к использованию дешевого возобновляемого источника энергии оборачивается в перспективе загромождением сельской местности тысячами ветряных «мельниц».

Великобританию, наряду с некоторыми другими европейскими странами (Данией, Нидерландами, Испанией и др.), можно назвать одним из мировых лидеров по внедрению ветряных ферм в жизнь. К 2010 г. англичане намерены 10 процентов всей необходимой им энергии получать с помощью возобновляемых источников, и не последняя роль здесь отводится ветру.

Однако везде, где такие фермы должны быть построены, возникли общественные группы, борющиеся с «ветряками». И хотя сама собой напрашивается аналогия с известным героем Сервантеса, многим англичанам не до иронии. Они говорят, что предпочтут иметь под боком атомную электростанцию, нежели лицезреть пейзаж, покрытый «пропеллерами на палках».

Однако этот тип ветряной установки далеко не единственный, хотя и самый распространенный.

Гигант в гавани

Так, британская архитектурная студия Grimshaw Architects совместно с фирмой Windpower Ltd. разработала оригинальную ветряную электростанцию «Aerogenerator». Она, по образному выражению авторов сайта, представляет собой гибрид планера-этажерки и арфы в виде буквы V. Высота ветряной турбины с вертикальной осью составляет порядка 140 м.

По замыслу разработчиков, агрегат можно устанавливать в море, на удалении от берега, где нередки сильные ветры.

По своей конструкции «Aerogenerator» – это переработанный «родственник» широко распространенных на Западе роторов Дарриуса (напоминающего, по словам сотрудника журнала «Эксперт» Ирика Имамутдинова, кухонный венчик для омлета, лопасти-плоскости которого вращаются вокруг вертикальной оси). Следует, правда, учесть, что прототип используется в ветряных установках несравненно меньших размеров.

При частоте вращения три оборота в минуту одна установка «Aerogenerator» может произвести 9 мегаватт электричества (для сравнения: обычная мощность промышленных ветроэлектростанций – 2 мегаватта). Двенадцать ферм по 100 установок смогли бы решить британскую задачу по выработке 10% энергии от возобновляемых источников.

При этом стоит отметить, что все разновидности ветряных турбин с вертикальной осью имеют два преимущества – не требуют поворота установки при смене направления ветра и позволяют поместить генератор внизу, где его проще обслуживать и ремонтировать.

Что не менее важно для британцев – эстетически новые агрегаты выглядят гораздо интереснее прежних.

Пока строится опытный образец гигантской электростанции. Но уже через 3–5 лет ее можно будет увидеть «живьем».

Аэродинамические близнецы

Кстати, это не единственное решение по избавлению пейзажей от ветряков. Некоторые изобретатели предлагают переместить ветроагрегаты в города. Увы, их мощность вряд ли окажется существенной в условиях мегаполиса.

Уже в нескольких странах пытались внедрить проекты установки ветроэлектростанций на крышах зданий – с целью самообеспечить электроэнергией эти здания. Однако пока ни один такой проект не достиг желаемой цели.

Дело в том, что очень трудно вписать в структуру здания агрегат существенных размеров, а небольшие ветряные турбины едва ли смогут дать высотным зданиям хотя бы 10% необходимой им мощности.

Впрочем, есть проект, в котором (при наличии умеренного ветра) высотное здание может «питаться» воздушными потоками почти на сто процентов. Его разработала организация «Ветровая энергия для город-ской окружающей среды» (Wind Energy for the Built Environment – Project Web), спонсируемая европейским правительством.

По замыслу ее специалистов, две 50-этажные высотки вместе с профилированными перемычками создают нечто вроде аэродинамической трубы, резко ускоряющей поток воздуха между зданиями. Три гигантские турбины, расположенные между небоскребами, могут дать энергию, почти достаточную для их самообеспечения.

Небоскребы-близнецы от Project Web могли бы стать одним из самых экстравагантных ветроэнергетических сооружений на планете. Однако, несмотря на доказанную эффективность этого проекта (он предусматривает также вариант с четырьмя башнями, способными вырабатывать электричество от потока любого направления), никто не решился построить такое уникальное сооружение, хотя идея эта насчитывает уже несколько лет.

Остается надеяться, что судьба «Aerogenerator» будет более удачной.

Станция с подсветкой

Решить проблему загромождения сельской местности огромными трехлопастными «мельницами» пыталась и еще одна британская компания – XCO2. Три года назад ее представители обратились в муниципальный совет Вестминстера с просьбой разрешить установку своего необычного ветрогенератора на фасаде Букингемского дворца.

Компания создала турбины под названием «Тихая революция» («Quietrevolution»), которые намеревалась разместить в Бристоле, Суиндоне и Лондоне. Разработчики уверяют, что устранили некоторые недостатки традиционных турбин. Вместо лопастей у нового агрегата три изогнутых лезвия в форме буквы «S» на вертикальной оси.

Эти ветряки высотой пять метров и диаметром три метра работают почти бесшумно и специально подготовлены для городов, где направление ветра может измениться в любую минуту.

Одна «Тихая революция» может произвести 10 тыс. киловатт-часов в год при средней скорости ветра 5,8 метра в секунду (максимальная 16 м/сек, минимальная 4,5 м/сек).

Компания утверждает, что один ее ветряк мощностью 6 киловатт может обеспечить электричеством пять домов. Стоимость генератора вместе с установкой – около 50 тыс. долл.

Руководитель XCO2 Роберт Вебб отмечал, что хотел бы видеть использование «Quietrevolution» на исторических зданиях, в том числе на фасаде Букингемского дворца, подчеркивая тем самым, что его ветряки безболезненно вписываются даже в самую «хрупкую» городскую среду. Более того – они могут и украсить ее, если к генератору приделать светодиоды.

Колодец с пропеллером

Некоторые народные умельцы стали изобретать велосипед, не дожидаясь продукции серийного производства, поэтому сегодня ветряки, снабжающие электричеством водяные насосы и всевозможные приспособления для полива грядок – далеко не редкость.

Но для более серьезных задач (например, снабжение электроэнергией того же коттеджа) «самоделки» уже не подходят. Производителями же ветрогенераторов, известных на отечественном рынке, были до недавнего времени лишь несколько небольших фирм, преимущественно американских, поставляющих товар «под заказ».

Увы, у ветрогенераторов есть несколько явных недостатков, некоторые из которых можно отнести к почти неустранимым. Один из самых серьезных минусов – недостаточность мощности средних, «бытовых» ветряков для отопления домов в холодные сезоны.

Вторая проблема – установка ветрогенератора требует немало места. И если для отдельно стоящих коттеджей, окруженных десятками соток свободной приусадебной территории, найти такое место несложно, то на «шестисоточных» дачно‑садоводческих участках разместить ветряк практически невозможно. Тем более что устанавливать его рекомендуется не ближе чем в 20 метрах от жилого строения из‑за возникающих электромагнитных полей.

Все статьи