Гелиоэнергетика для города: пять впечатляющих проектов

Среди альтернативных источников энергии солнечные батареи занимают весьма высокое место в рейтинге популярности — особенно там, где количество солнечных дней в году позволяет использовать их в течение большей части года. Поэтому значительное число стартапов в сфере альтернативных видов энергии, а также инновационных проектов известных предприятий и научных сообществ приходится именно на гелиоэнергетику

Современный город, потребляя значительное количество энергии для обеспечения жизнедеятельности сотен тысяч или даже миллионов жителей, особенно нуждается в дополнительных источниках энергии. Однако городская среда имеет некоторые ограничения для распространения гелиоэнергетики — прежде всего, они связаны с недостатком свободного места для размещения достаточного числа солнечных батарей. Кроме того, будучи абсолютно безвредными для экологии, современные солнечные батареи имеют довольно высокую себестоимость — и, соответственно, немалый срок окупаемости. Тем не менее ежегодно возникают новые проекты, связанные с накоплением солнечной энергии, повышением коэффициента ее преобразования в электричество, оптимальным размещением батарей (включая способные поворачиваться за солнцем) на крышах и стенах домов. В этой статье мы собрали несколько наиболее интересных, на наш взгляд. проектов, связанных с гелиоэнергетикой в современном городе — причем рассчитанных как на большое число людей, так и на отдельно взятого пользователя.

Израиль: зеркала в пустыне Негев

Обычно энергии, вырабатываемой солнечными батареями на крышах зданий в течение светового дня, хватает на тот же самый день и на часть ночи— именно это заставляет компании, специализирующиеся в области гелиоэнергетики, сочетать альтернативные источники с традиционными, добиваясь таким образом некоторой экономии — но не автономности от городских энергосетей.

Однако специалисты израильской компании Brenmiller решили, что потребляемую городом энергию совсем не обязательно в городе же и вырабатывать. Ее можно получать где угодно, сохранять и продавать горожанам в необходимых им количествах. На шести гектарах экспериментального полигона в пустыне Негев они расположили большое количество панелей — рефлекторов, отражающих солнечный свет. Под параболическими зеркалами, обеспечивающими оптимальную фокусировку света, находятся хранилища из оригинального материала, состав которого представляет собой коммерческую тайну компании. Это материал способен разогреваться до пятисот градусов по Цельсию и отдавать тепло заключенной в нем жидкости. Образующийся при ее нагревании пар вращает турбину, вырабатывая электричество, которое заряжает огромные аккумуляторные батареи. Далее электроэнергия в нужном количестве поступает на нужды города. Ее цена для конечного потребителя — такая же, как и у той, что вырабатывается при сжигании угля или газа, но при этом сам способ ее получения абсолютно экологически чистый.

Таким образом, сотрудникам Brenmiller удалось не просто получить чистую энергию солнца, но и, преобразовывая ее в электричество, без потерь передавать в город. Аналогов этой системы, как утверждают специалисты, в современном мире нет. Одна их супербатарей компании мощностью в полтора мегаватта уже интегрирована в национальную энергосистему Израиля.

Солнечные панели на крыше стадиона

Как уже было сказано выше, одно из главных препятствий к распространению солнечных панелей в городе — недостаток площадей, позволяющих разместить их в достаточном количестве. Тем не менее, такие сооружения в городах есть: в первую очередь это стадионы. В Швейцарии, Голландии, Германии этот ресурс эффективно используется для целей альтернативной энергетики.

Второй по величине стадион Швейцарии — Stade de Suisse Wankdorf в Берне — покрыт 10 738 солнечными панелями производства японской компании Kyocera и имеет собственную солнечную электростанцию мощностью 1,3 киловатта. Кроме самого стадиона — с ареной, шоппинг-центром, фудкортом и спортивной школой — вырабатываемой мощности хватает также, чтобы обеспечивать энергией еще и четыреста расположенных в окрестностях небольших домов. Солнечная электростанция стадиона в Берне позволяет сократить выбросы углекислого газа в атмосферу на 630 тонн в год.

Швейцарский опыт использования альтернативных источников энергии впечатляет, но в Европе он не единственный. За четыре года в Голландии были оборудованы солнечными панелями, обеспечив экологичной энергией не только себя, но и в общей сложности 1375 домов. Этот проект — часть государственной программы минимизации зависимости страны от углеводородного сырья.

Самый крупный из голландских «солнечных» стадионов — Amsterdam Arena, на крыше которой размещены 4200 панелей все той же японской марки Kyocera; площадь крыши, покрытая ими, составляет 4200 квадратных метров. Для реализации проекта потребовались инвестиции с размере 1,6 миллиарда евро,в число компаний инвесторов вошли Nuon, BAM, Arcadis.

Впрочем, здесь есть один нюанс. Солнечные батареи «Амстердам-Арены» вырабатывают лишь 10% энергии от всей, потребляемой стадионом в год. Продолжая движения в сторону альтернативной энергетики, компанией-владельцем стадиона было подписано соглашение с Nissan, предусматривающее обеспечение стадиона резервным питанием от аккумуляторных батарей, отработавших положенный срок на электромобилях LEAF.

Железнодорожный мост с гелиокуполом

Если Таурский мост является одной из самых известных исторических достопримечательностей столицы Великобритании, то, возможно, главная инновационная достопримечательность Лондона — соединяющий берега Темзы железнодорожный Blackfriars Bridge. Крышу этого моста покрывает гелиокупол площадью 6000 квадратных метров, состоящий из 4400 гальванических элементов. Вырабатываемой ими энергии хватает на то, чтобы покрыть половину головой потребности в энергии построенной в 2012 году станции метро London Blackfriars.

В моменты пиковой энергетической отдачи солнечные батареи купола могут отдать в сеть 1,1 мегаватт мощности, которых, как уточняют лондонские экскурсоводы, достаточно чтобы заварить 80 тысяч чашек чая. Энергоэффективность купола на крыше железнодорожного моста конечно, ниже, чем у гелиоэлектростанций неподалеку от солнечного юго-восточного побережья Англии. Но нужно помнить, что и Лондон по числу ясных дней в году далеко не рекордсмен, и 900 тысяч киловатт/часов в год, которые способен выдать купол над мостом, для этой местности на сей день является предельно возможным показателем.

«Солнечная дорога» для велосипедистов

Если тротуары и дорожные знаки, днем собирающие энергию солнца, а ночью способные светиться за счет нее, уже постепенно приживаются в разных странах мира, то голландцы замахнулись на нечто большее, а именно — на велодорожку, способную собранную гелиоэнергию не просто расходовать, но и накапливать для использования в любых целях.

В городе Кроммени научное объединение Netherlands Organization for Applied Scientific Research взялось за реализацию экспериментального проекта SolaRoad – велодорожки со встроенными солнечными панелями. После пяти лет исследовательских и подготовительных работ в конце 2014 года был торжественно открыт первый участок инновационной дороги. В ходе церемонии ленту лично перерезал министр экономики, сельского хозяйства и инноваций Королевства Нидерланды Хенк Камп.

Благодаря модульному принципу собирается велодорожка SolaRoad очень быстро. Размер каждого из модулей — 2500х3500 миллиметров. Семидесятиметровый изначально и продолженный еще на тридцать метров впоследствии участок «солнечной» велодорожки собран из элементов оригинальной конструкции. Внизу — бетонный блок, над ним — солнечная батарея. Защищенная сверху закаленным стеклом сантиметровой толщины. Поверхность у стекла рельефная, предотвращающая скольжение, ее прочность к нагрузкам достаточно высока — при этом она достаточно прозрачна для того, чтобы пропускать солнечный свет. Правда, по словам разработчиков, электричества такая батарея производит лишь 30% от количества, которое вырабатывает солнечный элемент на крыше здания. Но и этого достаточно, чтобы тот же экспериментальный 70-метровый участок мог полностью покрывать потребность в электричестве трех частных домовладений — или передавать аналогичное количество в общую сеть. Кроме того, эта электроэнергия может использоваться и для зарядки электромобилей и электровелосипедов.

В настоящее время срок, определенный для тестирования экспериментальной велодорожки, подходит к концу. Если разработчики оценят трехлетний опыт эксплуатации тестового участка как удачный, со временем такие дорожки появятся в Нидерландах повсеместно. В перспективе планируется применить данную технологию и для автодорог — разумеется, после соответствующей доработки.

Городской рюкзак Packr

Инновационные решения в области солнечной энергетики не всегда рассчитаны на реализацию в масштабных объектах вроде стадиона или железнодорожной станции —немало их число ориентировано и на конечного пользователя. Например, на семью, члены которой проживают вместе — а то и вообще на одного человека. Как, к примеру, городской рюкзак Packr, разработанный английским стартапом EnerPlex, который в настоящее время является структурным подразделением компании Sun Pleasure Co. Ltd. Правда, сами разработчики называют этот небольшой рюкзак «пляжным», вероятно, намекая на его главную особенность — способность заряжать от встроенной в него солнечной батареи гаджеты, которых у современного человека, живущего в городе, может быть немало.

Солнечная батарея рюкзака сделана по технологии CIGS: медь, индий, галлий, селенид. Она легко сгибается без риска поломки, поэтому рюкзак можно набивать вещами довольно плотно. Батарея при довольно компактных размерах обеспечивает на выходе мощность в 3 ватта. Выходное напряжение — 5 вольт при зарядном токе 600 мА.

Чтобы зарядить смартфон полностью, рюкзаку потребуется пять часов работы. Собственного аккумулятора у рюкзака в стандартной комплектации нет, поэтому зарядка устройств осуществляется напрямую через USB-порт либо через кабель с адаптерами. По желанию в качестве опции производитель может доукомплектовать рюкзак буферным аккумулятором, что позволит осуществлять зарядку планшетов, плееров, фото- и видео-камер, GPS-навигаторов в любое время.

Что касается собственно рюкзака, маленьким его не назовешь: объем двух отделений составляет 30 литров. Небольшие габариты (49,5х38,1х6,5 см), мягкая обивка внутри, регулируемые ремни и светоотражающие полосы делают этот рюкзак весьма удобным для повседневного пользования. При этом весит Packr вместе с солнечной батареей всего 822 грамма.

К слову, уже сегодня имеются и туристические версии «солнечных» рюкзаков. Например, модель Voltaic Systems 10W “Array” 1022-C с влагозащищенной, ударопрочной солнечной панелью, три секции которой выполнены на базе кристаллического кремния. Их суммарная мощность составляет 10 ватт при напряжении 6 или 18 вольт. В солнечный день гелиевая батарея этого рюкзака полностью зарядит аккумулятор ноутбука в течение часа, сотового телефона — за полтора часа. Кроме солнечной батареи в этом рюкзаке, рассчитанном на продолжительные путешествия, имеется и сменный аккумулятор.

Распечатать


Подписка на новости с сайта

Мы сами не любим получать десятки писем с бесполезной информацией и отправлять их в спам, так что обещаем присылать только интересные письма и только по спецтехнике
Ваш email:
email рассылки Конфиденциальность гарантирована
email рассылки
Категории
Обратите вниманиеСтатьи

Комментировать

*

*

Похожие

Журнал "Прогресс технологий"