Месца пад сонцам. Як беларускі энтузіяст распрацаваў танны і эфектыўны сонечны канцэнтратар

Пакуль дзяржава будуе атамную электрастанцыю, асобныя энтузіясты спрабуюць развіваць у Беларусі зялёную энергетыку. Дзмітрый Паварга распрацаваў сонечны канцэнтратар, кошт якога ў разы меншы за замежныя аналагі.

Па словах Дзмітрыя, да гэтага праекту ён прыйшоў, па сутнасці, цалкам выпадкова: «Я дапамагаў сябру мантаваць сістэму ацяплення, і ён распавёў у працэсе пра сонечныя калектары. Мяне зацікавіла, чаму ў нас гэты кірунак не вельмі актыўна развіваецца, і я стаў наведваць адпаведныя выставы, вывучаць літаратуру і гэтак далей. Паводле дадзеных фізічнага факультэта БДУ, гадавое спажыванне электраэнергіі ў Беларусі ў апошнія гады складае каля 36 млрд кВт * г. Для атрымання такой колькасці энергіі з улікам ККД сонечных элементаў (каля 10%), неабходная плошчы ўсяго 300 км2 — гэта квадрат з бокам крыху больш за 17 кіламетраў».

У чым інавацыйнасць праекту?

Дзмітрый наракае на тое, што ў апошні час у ядзернай энергетыцы назіраецца пэўны застой, які шмат у чым тлумачыцца цвёрдай упэўненасцю пераважнай большасці атамшчыкаў у тым, што «альтэрнатывы ядзернай энергетыцы няма».
«Але ўспомнім, што Сонца — гэта натуральны ядзерны рэактар, які цалкам бясплатна аддае нам сваю энергію, і які нам не трэба абслугоўваць. Наша планета, якая знаходзіцца на адлегласці 149·10 6 км ад ад Сонца, атрымлівае 2·10 17 Вт прамяністай энергіі. Наша задача — навучыцца карыстацца гэтымі дарамі. Прынцыпова новая сонечная ўстаноўка паказвае тэхнічныя магчымасці выкарыстання аднаўляльных рэсурсаў».

Як гэта будзе працаваць

Нямала кампаній па ўсім свеце прапануюць розныя распрацоўкі сонечных калектараў, таксама тысячы энтузіястаў вырабляюць прылады саматужным спосабам у хатніх майстэрнях.

Тыя прыватныя пастаўшчыкі і дыстрыб'ютары, якія працуюць у Беларусі, прадаюць імпартаваны тавар (часцей за ўсё вязуць з краін Еўрасаюза і з Кітая), і кошт на яго досыць высокі. Але, як кажа Зміцер, фінансавы бок пытання — толькі частка агульнай праблемы.
«Прапанаваныя імпартныя калектары фізічна не могуць паўнавартасна награваць ваду ў нашых шыротах. Агулам адкрытае сонечнае ззянне працягваецца ад 1730 да 1950 гадзін у год. Амаль палову гадавога «запасу» прыносяць травень, чэрвень і ліпень, калі ў бясхмарным небе сонца свеціць да 16 гадзін у суткі».
«Класічныя» сонечныя калектары заснаваныя на прынцыпе бесперапыннай цыркуляцыі вады ў накапляльным баку і назад. І па невялікай плошчы сонечны калектар плошчай у 1-2 метраў квадратных не здольны хутка нагрэць вялікі аб'ём вады ў некалькі сотняў літраў. Клімат Беларусі не песціць нас багаццем прамога сонечнага святла: абсалютна ясных сонечных дзён на працягу года бывае трохі — колькасць вагаецца ад 30-35 на паўночным захадзе да 40-42 на паўднёвым усходзе. У асноўным жа, як правіла, у нас невялікая воблачнасць, і сонца з'яўляецца на дзесяць-дваццаць хвілін, а затым на гэты ж час хаваецца за аблокамі, і інтэнсіўнасць сонечнай цеплавой энергіі рэзка падае. Усё гэта вельмі неспрыяльна адбіваецца на перспектывах выкарыстання сонечнай энергіі для арганізацыі гарачага водазабеспячэння».
Практычна адзіны выхад, як арганізаваць сапраўды надзейнае гарачае водазабеспячэнне ад сонечнай энергіі — гэта пабудова канцэнтруемага сонечнага калектара з малым аб'ёмам вады, які награваецца ў кожную адзінку часу.
«Логіка тут дастаткова простая. Успомнім, за які час электрычны чайнік у 1,5 кВт магутнасці даводзіць тыя 1,5 літры вады, што ў ім змяшчаюцца, да кіпення. За лічаныя хвіліны! А калі прымусіць яго кіпяціць бочку вады? Перыяд нагрэву расцягнецца на некалькі гадзін. Але нам жа і не патрэбна цэлая бочка гарачай вады адразу. Нам у кожную хвіліну часу трэба ўсяго два-тры літр. Адпаведна, напрошваецца наступная схема награвання вады: адносна маламагутным «чайнікам» мы хутка награваем 1-2 літр вады і зліваем яе ў тэрмас. Затым награваем наступную порцыю і зноў зліваем ў тэрмас і гэтак далей. А для сваіх патрэб мы выкарыстоўваем яе з тэрмаса».
Такім чынам, па сутнасці гэта праточны воданагравальнік з назапашваннем выніку яго працы. Нават цягам 10-15 хвілін, калі свеціць сонца, мы атрымаем каля 200 Ват-гадзін энергіі ад Сонца, што эквівалентна 720 кДж. Гэта дазволіць нагрэць да 50-60 градусаў прыкладна 4-5 літраў вады. У наступны «выхад» сонца — яшчэ 5 літраў, потым яшчэ. І гэтак далей на працягу ўсяго дня.
«Другі важны момант, розная працягласць светлавога дня ў залежнасці ад геаграфічнай шыраты. У Мінску на працягу летняга дня сонца апісвае вялікі кут (268 °), у той час як «класічны» калектар ўспрымае выпраменьванне ў сектары да 120 °. Іншымі словамі, больш за палову светлавога дня, «класічны» калектар ў Мінску не працуе. Такім чынам, якім бы высокім ня быў ККД такога калектара, яго агульная эфектыўнасць падае з ростам геаграфічнай шыраты месца выкарыстання. Адзіным выхадам з сітуацыі, якая склалася з'яўляецца стварэнне паваротных сістэм для сачэння за свяцілам. Але паварочваць шэраг калектараў, у кожным з якіх знаходзіцца цепланосбіт, задача няўдзячная. Значна лягчэй кіраваць святлом, г.зн. канцэнтраваць сонечнае выпраменьванне на цепланосбіт. У выніку ў ясны летні дзень сонечная ўстаноўка пад Мінскам можа вырабіць энэргіі не менш, чым на экватары (сонца ніжэй, затое дзень даўжэй)».

Аб цяжкасцях рэалізацыі

На дадзеным этапе для далейшага развіцця праекта патрэбны новыя зацікаўленыя асобы. Таксама патрэбна пляцоўка, дзе можна змантаваць канцэнтратар, ёсць патрэба ў фінансавай і інфармацыйнай падтрымцы і падтрымцы з прасоўваннем. Праект трэба маштабаваць.

«Ён можа першапачаткова прымяняцца на аўтаномных, часовых, сезонных аб'ектах, — у тым ліку аб'ектах адпачынку, будаўніцтва і інш.; у прыватным жылым сектары, на сельскіх падворках, спартыўных збудаваннях; казармах воінскіх частак і іншых месцах».
У цэлым, цяжкасцяў шмат. Сам Зміцер не можа ахапіць увесь спектр праблем у працэсе стварэння канцэнтратара. Для ўмацавання пазіцый геліаэнергетыкі ў шэрагу іншых энэргавытворцаў неабходна зніжаць капітальныя выдаткі на выраб, мантаж, эксплуатацыю сонечных установак; павышаць іх энергетычную эфектыўнасць і пр.
Прадпрыемствы, да якіх Дзмітрый звяртаецца з прапановай супрацоўніцтва, спачатку нібыта праяўляюць зацікаўленасць, але ў выніку адмаўляюць у рэалізацыі праекта.
«У Беларусі часцяком на прадпрыемствы такія умовы працы, што нельга рабіць ўмоўны «крок налева, крок направа». Ніхто не хоча браць на сябе адказнасць. Кіраўніцтва гатова працаваць «па накатанай» і не гатова да інавацый. Я звяртаўся да аднаго прадпрыемства: у іх шматмільённыя даўгі за ацяпленне, і дырэктар першапачаткова пагадзіўся реалізоўваць мой праект, паабяцаў добрую зарплату і гэтак далей. Але ў выніку апынулася, што ніхто не збіраецца там займацца маім праектам, і я буду рабіць нешта зусім іншае. Вось здавалася б: у прадпрыемства велізарныя даўгі і ім трэба шукаць спосабы мінімізацыі страт, але ў рэальнасці яго субсідуе дзяржава, і ўсіх усё задавальняе».
Тым не менш, фактычна канцэнтратар цалкам канкурэнтаздольны на міжнародным рынку, і яго можна мантаваць не толькі ў Беларусі, але і ў іншых краінах. Галоўная перавага Беларусі для праекта ў тым, што тут танная сыравіна, і ўся канструкцыя можа быць зроблена з айчынных матэрыялаў.
«Мы можам рабіць сонечныя ўстаноўкі, якія будуць у разы танней за замежныя аналагі, і экспартаваць іх. Я працую над стварэннем такіх канцэнтратараў сонечнай энергіі, якія могуць працаваць ва ўсіх кутках зямнога шара. Каб ўстаноўкі альтэрнатыўнай энергетыкі былі даступнымі самым шырокім слаям насельніцтва і каб яны карысталіся попытам, яны павінны быць таннымі. Само па сабе стварэнне гібрыдных сістэм альтэрнатыўнай энергетыкі з'яўляецца дастаткова эфектыўным сродкам зніжэння сабекошту сістэм альтэрнатыўнай энергетыкі ў цэлым».

Увесь астатні свет ужо знаходзіцца на траекторыі ўстойлівага росту новай галіны — галіны аднаўляльнай энергетыкі. Пытанне шырокага выкарыстання аднаўляльных крыніц энергіі ў Беларусі рана ці позна давядзецца вырашаць. І справа нават не ў тым, што наша рэспубліка не мае значных прамысловых запасаў нафты, газу або іншага выкапнёвага паліва.
Сусветныя тэндэнцыі выкарыстання альтэрнатыўных крыніц энергіі такія, што першымі іх асвойваць пачынаюць не краіны, абдзелены прыроднымі рэсурсамі, а краіны з развітой навуковай і тэхнічнай базай, краіны, дзе пытанні экалогіі знаходзяцца не на апошнім месцы.
Развіваючы аднаўляльныя крыніцы энергіі, мы ствараем у Беларусі паралельна дзве новыя высокатэхналагічныя галіны: вытворчасць абсталявання і машынабудавання для аднаўляльнай энергетыкі, а таксама займаемся будаўніцтвам і эксплуатацыяй падобных аб'ектаў, лічыць Дзмітрый Паварга.
«Можам вырабляць непасрэдна самі вырабы, будаваць цэлыя фермы «па здабычы кілават», або нават проста прапаноўваць спажыўцу гэты ж кілаваты. Канцэнтратары можна выкарыстоўваць для нагрэву не толькі вады, але і іншых вадкіх цепланосбітаў, якія выкарыстоўваюцца ў сістэмах ацяплення, кандыцыянавання, хладзабеспячэння і прамысловых тэхналагічных працэсах. Сонечная энергія можа быць выкарыстана ў сістэмах ГВС, сістэмах ацяплення, у сельскай гаспадарцы, сушкі розных прадуктаў і матэрыялаў. Гэта значыць фактычна мы можам дапамагчы прадпрыемствам знізіць расходную частку на вытворчасць ўласнай прадукцыі», — кажа аўтар праекта.
Паводле greenbelarus.info