Солнечное электричество, энергия, получаемая за счет солнечного излучения и ее производных (ветер, текущая вода, растительность, теплота атмосферы), – эффективная альтернатива традиционным способам получения энергии.

Мифы, созданные сторонниками традиционной энергетики, о непостоянстве, рассеянности и дороговизне возобновляемой энергетики, сегодня кажутся необоснованными. Проблема непостоянства устраняется при помощи энергоемких аккумуляторов, а рассеянности – концентраторами. К тому же стоимость «солнечного электричества» постоянно снижается за счет повышения коэффициента полезного действия (КПД), который уже сегодня превышает КПД традиционной энергетики сжигания до 50 –  65 %. Учитывая наличие солнечной энергии и ее производных во всех точках Земного шара, практически отпадает надобность в протяженных ЛЭП и теплотрассах, что позволяет сохранить КПД на этом уровне и снизить удельные затраты на потребляемую энергию. 

Для того, чтобы электричество поступало в розетку сегодня нужно добыть уголь или нефть, довезти их до электростанции, сжечь  кислородом воздуха, получить пар, пропустить его через паровую турбину к электрогенераторам, подать через трансформатор в высоковольтную линию электропередачи (ЛЭП) в районы потребления, через трансформаторы снизить напряжение тока до бытового 220 В, частотой 50 Гц, направить в дома по проводам или кабелям, пропустить через счетчик энергии и только затем подвести к розеткам и выключателям. На всем этом длинном пути транспорта электричества теряется до половины энергии, вырабатываемой электростанцией, которая в свою очередь теряет больше половины энергии топлива. Таким образом, конечному потребителю поступает не более 20 – 25 % энергии топлива, остальные 75 – 80 % греют атмосферу, ускоряя ее глобальное потепление.

Спецификой же солнечной энергетики является особенность энергосбережения: в конкретной области планеты производится столько энергии, сколько ее потребляется, без избыточных тепловых выбросов в атмосферу. Так называемый «эффект розетки», который предполагает неограниченное потребление электричества, при использовании альтернативных способов получения энергии не срабатывает.

Тенденция роста удельного потребления энергии человечеством и при приросте населения Земли должна сохраняться, так как потенциал поступления возобновляемой энергии превышает возможное  энергопотребление в десятки и сотни раз.

Сегодня перспективным направлением признана комбинированная энергетика возобновляемой энергии, как обеспечивающая стабильность энергоснабжения при относительно малых объемах энергоаккумуляторов (химических, тепловых, водных). Так, например, солнечноветроволновые энергокомплексы, разрабатываемые в южной корее и Казахстане  предусматривают непрерывное энергоснабжение общей мощностью до 1000МВт при себестоимости 1 кВт-ч энергии ниже современной в 40 – 50 раз (0,00179 долл США), внижении выбросов СО2 на 85 – 95 % и тепловых выбросов в атмосферу до 100 %.  Такие энерокомплексы могут быть установлены вблизи крупных потребителей энергии не только на берегах озер, морей и океанов, но и на шельфе и даже в открытом море. Расчеты показывают, что при создании около тысячи таких энергокомплексов в течение 10 – 15 лет средняя температура атмосферы Земли перестанет расти и тепловой баланс атмосферы восстановится, причем это временно потребует 20 – 25 % от ВВП развитых стран, так как удельные затраты не превысят 600 – 700 долл США/кВт установленной мощности, что в 2 раза ниже, чем у традиционной энергетики.

Можно считать, что человечество подступило ко второму циклу энергетики,когда вместо искрпаемого топлива и малоэффективных кремниевых фотоэлементов и тепловых гелиопанелей, должны комплексно использовать многокаскадные дешевые фотопленки (например, типа CIGS фирмы Nanosolar, ГЭФ фирмы ИЦеПИ и др.) с КПД 0,25 – 0,65, гелиоконцентраторы и многомодульные ВЭС (например, типа ГКП,  МЭТ СКБ АЛЭНТ) с КПД  0,5 – 0,7, высокогорные каскадные ГЭС (например, Талгарский каскад фирмы Nasip Energy), волновые береговые ГЭС, водные, грунтовые и конденсаторные аккумуляторы, что потребует больших капитальных затрат и широкой международной кооперации
 
Проблемы потребления углеводородного топлива наземным, воздушным и водным транспортом также должна быть разрешена в ближайшие годы путем покрытия эффективными фотопленками корпусов транспортных средств с использованием энергоемких электроаккумуляторов, компенсирующих потери аэродинамических средств и частичного перевода наземного транспорта в воздушную среду с вертикальным взлетом-посадкой в любом месте суши и моря. Перспективные разработки в этом направлении уже имеются, но их необходимо ускорить также силами международного содружества.

Большое значение имеет и строительство комфортных экодомов будущего, полностью снабжаемых энергией из окружающей среды, имеющих круглогодичные теплицы, бассейны, утилизацию отходов, регенерацию кислорода, кондиционирование, получение «живой воды» и прочих удобств. Такие дома могут размещаться не только в пустынных территориях земли, ни и в горах и  водных просторах, что позволит деурбанизировать растущее  население Земли без вредных воздействий на окружающую среду.

В.М. Низовкин,
 академический советник Национальной инженерной академии республики Казахстан

В настоящее время в Казахстане происходят некоторые сдвиги в использовании энергии ветра, горных рек и солнечного излучения, связанные с подписанием Президентом Н.А. Назарбаевым Закона о поддержке возобновляемых источников энергии (№165 -IV ЗРК,04.07.2009 г.). Так, Министерством энергетики и минеральных ресурсов создан департамент по возобновляемой энергетике, принимается программа развития ветроэнергетики, предусматривающая в 2030 г. установку 500 ветровых электростанций с годовой выработкой до 5 млрд кВт∙ч электроэнергии в Джунгарских воротах, Чиликском коридоре, в Прикаспии и Южно-Казахстанской области.

В предгорьях Заилийского Алатау, где возможно строительство деривационных, каскадных ГЭС общей мощностью более 1000 МВт с годовой выработкой энергии около 8 млрд кВт∙ч, уже построена первая ступень Иссыкской ГЭС мощностью до 3,5 МВт и готовится строительство каскадов ( по 10-20 МВт) на реках Талгар, Кегень, Большая Алматинка, Каскеленка и др.

В южных регионах республики сегодня уже работают десятки солнечных установок, обеспечивающих частные дома горячей водой и электроэнергией, гелиотеплицы, гелиосушилки зарубежного и отечественного производства.

Промышленное использование солнечного излучения с мощностью одной установки 100 кВт и более, по-видимому начнется с появлением на рынке многокаскадных фотопленок с КПД 0,5-0,65 и стоимостью около 1000 долл. за 1 кВт установленной мощности (фотогенерирующие пленки типа ГЭФ, CIGS и др. производства США, Германии, России и других стран).

Для Казахстана с высоким потенциалом возобновляемой энергии (до 5-1015 кВт∙ч в год), но ее рассредоточенностью по территории и времени для обеспечения непрерывного энергоснабжения аулов, городов, промзон целесообразно совместное использование комбинации ВЭС, ГЭС, СЭС, для чего необходимо в первую очередь создание атласа-кадастра возобновляемой энергии, отражающего общегодовой потенциал ветровой, гидравлической и солнечной энергии в каждом районе республики.

Во вторую очередь необходимо системно разработать и провести испытания опытно-промышленных комбинированных средств возобновляемой энергетики в наиболее перспективных по энергопотенциалу регионах и выбрать лучшие. В-третьих, уже сегодня необходимо организовать в РК массовое производство малых автономных энергоустановок (1-5 кВт) для удаленных от электросетей хозяйств, ферм, жилых домов, зон отдыха, теплиц, АЗС, что потребует внесения дополнений в закон о возобновляемой энергии относительно реальных льгот и преференций как это делается во многих европейских странах.

Для практического решения этих задач необходимо создание мощной государственной корпорации возобновляемой энергии РК, выполняющей не только НИР, но и ОКР, монтаж, наладку и сервисное обслуживание установок, курирующей поставки из-за рубежа перспективных технологий и оборудования.

При ее работе необходимо учитывать опыт местных специалистов, менталитет и возможности потребителя и результаты совместных с Россией разработок по «Энергоэкологическому будущему цивилизаций», инженерный прогноз, который нацелен на создание будущего перспективных гелиомагистралей, экодомов, гелиотеплиц, гелиоветровыхэлектростанций, гелиотранспорта. гелиодобычу и пере-работку остаточных и тяжелых нефтей с глобальными решениями по энергетике, экологии,   продовольственной   и   антропогенной   безопасности   человечества.

Контакты с такой корпорацией весьма необходимы местным и зарубежным инвесторам ввиду малых финансовых рисков и возможности приобретения новей¬ших технологий и оборудования, производимых мировыми лидерами, в частности по фотовольтаике, электроаккумулированию, нанотехнологиям, СЭС, ГЭС, ВЭС и т.д. Национальной инженерной академией РК накоплен значительный потенциал разработок по фотоэлектрическим преобразователям гелиоизлучения с КПД до 0,5 - 0,7, сверхъемким электро- и теплоаккумуляторам, гелиоконцентраторам, системам слежения и электроснабжения, устройствам мощных (до 10 МВт) гелиоэлектростанций, гелиомагистралям, экодомам, гелиотранспорту и пр.

Перспективы развития проектов по внедрению альтернативных способов получения энергии в Казахстане в числе прочих актуальных вопросов будут обсуждаться на Восьмых Международных Научных Надировских Чтениях по проблеме «Научно-технологическое развитие  нефтегазового комплекса», которые пройдут 16-17 сентября 2010 г. в КАЗНУ им. Аль-Фараби. Кроме пленарных заседаний планируется работа следующих секций: Разведка и разработка нефтегазовых месторождений; Технологии переработки нефти и газа; Нефтехимия; Новые информационные системы в нефтегазовом комплексе; Проблемы машиностроения  в нефтегазовой промышленности; Энергоэкологическая эффективность используемых  углеводородных топлив;  энергосберегающие технологии; Социально-экономические проблемы нефтегазового комплекса; Экологические проблемы нефтегазового комплекса.

www.newchemistry.ru