Есть ли альтернатива традиционной энергетике?

Альтернативные виды энергии, такие как солнечная, ветровая, энергия морских приливов и устанавливаемых на малых реках микрогидроэлектростанций уже используется в тысячах жилых домов и промышленных предприятий по всему миру. Стандартизация компонентов и конфигурации нового оборудования привела к тому, что новинки рассматриваются уже не в виде экспериментальных моделей или дорогих игрушек, а как вполне практичная альтернатива минеральным видам топлива. Собранные в систему, сегодня эти устройства удовлетворяют всем стандартам, предъявляемым к электрооборудованию.

В Соединенных Штатах вопросами интеграции экологических технологий в строительство ведает государственный орган - U.S. Green Building Council (Совет по "зеленому" строительству). В него входят руководители различных отраслей строительной индустрии, исследовательских центров, экологических организаций. Под руководством этого Совета была выработана квалификационная система LEED для проектирования, строительства и сертификации "зеленых" зданий. Кроме того USGBC проводит ежегодную конференцию Green-build, на которой профессионалы из разных стран обсуждают наиболее продвинутые аспекты современного "зеленого" строительства и дальнейшие пути развития индустрии.

Другая проводимая ежегодно в США конференция Building Energy (можно перевести как "Созидающая энергия") ставит своей целью свести вместе специалистов в области альтернативных видов энергии и проектировщиков, строителей и разработчиков технологий, работающих в области "зеленого строительства". Ее организует Northeast Sustainable Energy Association - региональная ассоциация, ставящая своей целью внедрение энергосберегающих технологий в различные сферы промышленности и транспорта.

Даже в программе более традиционных европейских и американских строительных конференций "зеленая" тема занимает все большее место.

В Великобритании под эгидой Building Research Establishment - крупнейшего в стране и одного из ведущих в мире научно-исследовательского и консультационного центра в области строительства - уже два года существует ассоциация INREB (аббревиатура для Integration of New and Renewable Energy in Buildings - интеграция новых и возобновляемых источников энергии в строительство). Она ставит перед собой задачу координации в масштабах страны усилий, направленных на внедрение энергосберегающих технологий и нетрадиционных источников энергии, в конструкцию и дизайн строящихся зданий. Существование такой организации отражает то огромное значение, которое власти Великобритании - страны, лишенной серьезных внутренних резервов традиционных энергоресурсов - уделяют поиску альтернативных источников энергии. Согласно планам британского правительства, к 2020 году 20% всей энергии, потребляемой в стране, будет произведено с использованием таких источников. Особый упор здесь сделан на ветровую энергию с расчетом на то, что к 2010 году около 4 млн. семей (или каждый шестой дом в стране) будут снабжаться энергией, поступающей с ветроэлектростанций, установленных на побережье. Еще больший процент (40%) всей вырабатываемой энергии к 2020 году составит доля альтернативных источников в экономике Шотландии.

Власти Германии сделали СѓРїРѕСЂ РЅР° использование солнечной энергии. Успешно проводимая германским правительством РІ течение нескольких лет программа "100 тыс. крыш" предусматривает предоставление льготных займов для частных лиц Рё малого бизнеса РЅР° установку Рё увеличение площадей солнечных панелей РЅР° объектах недвижимости, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РЅР° крышах зданий. Всего РЅР° эти цели планируется выделить около 500 млн. евро.  Предполагается, что РІ 2004 Рі. суммарная мощность установленных солнечных панелей превзойдет 300 РњР’С‚. Реализация этой программы позволила Германии войти РІ число мировых лидеров РїРѕ производству солнечных батарей Рё создала тысячи рабочих мест РїРѕ всей стране. Предполагается, что Рє 2010 Рі. общее количество специалистов, занятых РІ секторе альтернативной энергетики, составит 12 тыс. человек.

В целом за прошлый год рост мирового рынка производства солнечных панелей составил 26%. Постоянное увеличение производства солнечных панелей приводит к падению их стоимости, и, как следствие, растет спрос. В этом году европейские производители заняли четверть мирового рынка солнечных панелей.

Еще более амбициозные планы по развитию систем, основанных на солнечных батареях, претворяют в жизнь правительства США и Японии. Японское правительство к 2010 г. планирует довести выработку энергии с помощью солнечных батарей до 4600 МВт. Соизмеримое количество (3000 МВт) планируется получить за счет использования энергии ветра. Общий вклад нетрадиционных источников в снабжение японской энергетической системы к 2010 г. составит 3,1% в сравнении с 1,2% в 2000 г.

Большое внимание развитию альтернативных источников энергии уделяют и другие страны, в том числе и развивающиеся. Для стран третьего мира, таких как Вьетнам, Гондурас и другие, в которых многие жители не имеют доступа к системе централизованного энергоснабжения, нетрадиционные виды энергии зачастую являются наиболее экономически выгодным вариантом.

Быть может, в богатой ресурсами России вопрос внедрения альтернативных источников энергии и не стоит с такой остротой. Однако не секрет, что разведанных мировых запасов нефти и газа даже в богатейшем регионе Ближнего Востока хватит только на несколько десятков лет. Опоздав с внедрением новых технологий в этой сфере к моменту исчерпания собственных недр, мы можем опять оказаться в положении догоняющего, втридорога покупая технологии за рубежом.

Другая, не менее важная причина, по которой происходит внедрение возобновляемых источников энергии - это желание людей стать независимыми от внешних источников, сэкономить деньги и уменьшить вред, наносимый природе. В развитых странах применение современных технологий энергосбережения стало непременным атрибутом элитного жилья.

ПОБЕЖДАЮТ ТЕХНОЛОГ��

Наибольшее распространение сегодня получили так называемые гибридные системы. Разработчики аргументируют их появление необходимостью собрать воедино несколько различных источников энергии, что позволяет уменьшить зависимость от одного какого-либо вида. В сочетании с генератором электроэнергии используются аккумулирующие тепло- или электроэнергию батареи и преобразователи тока.

Батареи позволяют накапливать энергию для использования в пиковые часы. Преобразователи тока превращают ее в переменный ток. Современные преобразователи переменного тока настолько надежны и эффективны, что позволяют запускать даже сложное оборудование типа стиральных машин и воздухокомпрессоров.

Внедряется в обычную жизнь все больше новинок, разработанных с помощью современных технологий. Так, например, 15-ваттная компактная флюоресцентная лампа дает примерно такое же освещение, как 60-ваттная лампа накаливания. Таким образом, для достижения того же освещения используется вчетверо меньше энергии. На Западе все большее распространение получают экономичные электроприборы, например, специально разработанные холодильники, которые, хотя изначально и дороже, позволяют сэкономить средства за счет более рационального использования электроэнергии.

Очевидно, что сочетание энергии, получаемой РёР· возобновляемых источников, менее дорогостоящих РїРѕ сравнению СЃ традиционными, Рё современных  технологий, позволяет уже сегодня получить немалый экономический эффект.

СОЛНЕЧНОЕ ЭЛЕКТР�ЧЕСТВО

Самое простое оборудование из доступных для получения альтернативных видов энергии - это составленные в батарею солнечные панели. Они используются для преобразования солнечной энергии в электрическую. В них нет движущихся частей, и они просты в обслуживании. Блочная конструкция позволяет комплектовать систему тем количеством модулей, которые требуются для выработки необходимого электричества.

Большинство модулей представляют собой набор кремниевых ячеек. Под воздействием солнечного света содержащиеся в кремнии электроны высвобождаются, и образуется электрический ток. Вырабатываемая солнечной батареей энергия зависит от интенсивности попадающего на нее солнечного света. Максимальное ее количество создается, когда солнце находится в зените. Облачность со случайными просветами чистого неба уменьшает выработку электричества наполовину. Пасмурный день с моросящим дождем даст от 10 до 20% электроэнергии, вырабатываемой в ясную погоду. Важно заметить, что даже затемнение одной ячейки приведет к уменьшению выработки электричества в целом модуле, поэтому располагать батареи следует так, чтобы по возможности исключить затенение. Тепло, вопреки распространенному мнению, вовсе не требуется для работы солнечной батареи. На самом деле высокая температура увеличивает сопротивление и уменьшает напряжение батареи. В более жарком климате требуются солнечные батареи с большим напряжением, чем в холодных странах.

Сегодняшние солнечные батареи производства ведущих компаний обладают хорошим качеством и рассчитаны на надежную работу в течение многих лет. Определяясь с выбором источника, важно учесть, что указываемые в документации значения вырабатываемой энергии рассчитаны для пиковой мощности при идеальных условиях освещенности. �сходя из этого, основным критерием выбора должна служить указываемая сила тока, а не его мощность в ваттах.

В зависимости от количества ячеек и пикового выходного напряжения солнечные панели условно делятся на три категории. Панели с низким напряжением, которые иногда называют саморегулируемыми, выдают около 14,5 вольт. В них обычно нет встроенного регулятора. Панели среднего напряжения рассчитаны на 16 вольт и высокого напряжения на 17,5 и более. Каждый тип соответствует различному применению.

Панели с низким напряжением идеальны в северных климатических условиях с длинной зимой. Такие устройства также хорошо подходят для использования в небольших системах и подчас могут использоваться без встроенного регулятора напряжения. В жарком же климате панели с низким напряжением могут не обеспечивать требуемого уровня зарядки батарей.

Панели со средним напряжением также вполне подходят для круглогодичного использования в северном климате. В течение лета, когда средние температуры возрастают, выходное напряжение достаточно высоко, чтобы полностью зарядить аккумуляторные батареи. Такие модули являются удачным выбором при строительстве больших систем, где необходимы длинные проводные соединения.

Панели с высоким напряжением подходят для зарядки аккумуляторных батарей в жарком климате или для прямого подключения к устройствам типа водяных насосов. Они хороши при необходимости передачи электроэнергии на значительные расстояния, для использования с усилителем постоянного тока.

Большинству систем, созданных с использованием солнечных панелей требуется регулятор заряда. Он просто необходим, если система не используется в течение длительных промежутков времени. Регулятор заряда предохраняет аккумуляторную батарею от избыточной перезарядки, ведущей к потере электролита и уменьшению срока службы батареи. Это нехитрое устройство позволяет предотвратить повреждение дорогих аккумуляторов.

Регулятор может и не потребоваться, если указанный для панели максимальный ток (в амперах) не превышает 1,5% от вместимости батареи в ампер-часах. Например, модуль промаркированный для 1,5 ампер не повредит батарею емкостью 100 ампер-часов при нормальной рабочей температуре.

Панели с низким напряжением могут, при определенных обстоятельствах, использоваться без встроенного регулятора. В теплом климате максимальное вырабатываемое напряжение уменьшится за счет более высоких температур. Этот процесс и называют саморегуляцией.

Два главных фактора, которые определяют размер и стоимость солнечной батареи - это ежедневное энергопотребление и уровень освещенности в месте нахождения солнечных панелей. Чем ниже находится солнце, тем меньше уровень освещенности. Укороченные дни, облачность и низкое расположение солнца уменьшают количество электроэнергии, вырабатываемой в зимнее время года.

РАЗМЕР ПАНЕЛ�

Чтобы рассчитать размер солнечной панели, вначале необходимо определить среднемесячное количество солнечных часов в месте ее будущего расположения. Для этого существуют специальные таблицы. Если система предназначена для летнего дома, необходимо использовать данные для летних месяцев. Если предполагается жить в доме круглый год, стоит взять среднегодовые данные, учесть использование резервного генератора или рассчитать минимальное значение для тех месяцев, когда не применяется вспомогательный источник тока.

Место для установки панелей должно быть максимально освещено, находиться недалеко от блока аккумуляторных батарей или места использования вырабатываемой энергии. Обычно блок солнечных батарей устанавливается на крыше или отдельных шестах. Место должно обладать хорошей циркуляцией воздуха для естественного охлаждения. Для регионов с обильным снегопадом очень важно обеспечить легкий доступ для очистки от снега. Панели следует ориентировать так, чтобы они были максимально освещены солнцем в течение дня.

(Продолжение в следующем номере)