Солнечный ящик: малая гелиоэнергетика для дач, летних лагерей, спортплощадок
Гелиоэнергетика обычно воспринимается как что-то предельно высокотехнологическое и связанное с многомиллиардными затратами – примерно как завод по производству поликремния.
В СССР восьмидесятых годов считалось, что где-то 30–35% общего годового энергопотребления страны идет на отопление и горячее водоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий. А ведь это была индустриальная эпоха, и энергию потребляли многие, ныне исчезнувшие производства… Так что треть энергии на отопление и горячую воду – это самая нижняя оценка для нынешнего времени. И вот расходы на эту энергию можно сохранить – во всяком случае, сезонно. Для начала разговора о малой гелиоэнергетике поговорим о горячем водоснабжении.
Термоядерная энергетика – любимая тема научной популяризации с 1950-х годов. Именно тогда в журналах начали рисовать во всех подробностях, как может выглядеть ТяЭС. Картинки со временем менялись, но энергия из управляемой реакции синтеза вот уже более шестидесяти лет маячит где-то в светлом завтра. И неясно, то ли виной этому недостаточное финансирование, ограничиваемое углеводородным лобби, то ли объективные физические процессы, всякие там неустойчивости…
Но вот совершенно дармовой термоядерный реактор мы видим ежедневно (ну, за исключением тех, кто обитает за Полярным кругом). Реактор большой и тяжелый – диаметром 1392 тыс. км и массой в 333 тысячи масс Земли. Реактор, снабженный надежной биозащитой – что может быть надежней 150 млн км вакуума? Реактор, не требующий совсем никакого техобслуживания, со сроком эксплуатации в несколько миллиардов лет. Зовется он – Солнце.
95% причитающейся Земле энергии она получает в виде излучения с длинами волны между 0,3 до 2,4 мкм, от мягкого ультрафиолета до коротковолнового инфракрасного. Треть этой энергии атмосфера сразу же отражает в космос. Ну а дошедшая часть идет почти двумя третями на нагрев земной поверхности; примерно треть на снабжающий нас пресной водой испарительно-осадочный цикл, ну а меньше процента – на образование волн, течений и ветров. Запомним эти соотношения – они говорят нам многое о потенциале различных сил, на которые расщепилась энергия Солнца.
Так что все ветры планеты, о полезном использовании которых в больших и меньших масштабах мы рассказывали в материалах «Деньги на ветер: как использовать ветропотенциал России» и «Как правильно бороться с естественными монополиями?» разгоняются всего лишь долей процента достающей планете солнечной энергии. Более чем в сто раз больше энергии уходит на испарительно-осадочный цикл – энергия рек порождается именно им; тут все уже много серьезнее, крупный бизнес, обилие дешевой энергии для энергоемких производств, вроде алюминиевого…
Но и давно забытые водяные мельницы, возможно, обретающие «жизнь после смерти» малые ГЭС – это все тоже испарительно-осадочный цикл. Треть дошедшей до поверхности Земли энергии Солнца. Ну а самая большая часть – почти две трети – это нагрев земной поверхности; вот ее-то мы и попробуем использовать в практических целях, самых что ни на есть бытовых. Для обеспечения горячей водой дачи, летнего лагеря, спортплощадки, пляжной душевой…
Использовать эту энергию пытались в этих целях еще в СССР 1980-х годов. Тогда завод «Сибтепломаш» в Братске начал выпуск плоских солнечных коллекторов. Стоили они от 50 до 75 тогдашних рублей из расчета на один квадратный метр. С этого квадратного метра в летний солнечный метр получалось от 70 до 100 литров горячей воды. Годовая экономия от применения солнечных систем горячего водоснабжения составляла от 100 до 170 кг условного топлива за летний сезон – в зависимости от района страны, где этот коллектор монтировался.
Но это были довольно масштабные сооружения – например, в пансионате в Кастрополе под Ялтой была построена самая крупная солнечная система теплоснабжения в СССР. Там суммарная площадь 1850 солнечных коллекторов была равна 1600 м2. Система стоила втрое дороже обычной, но зато не требовала топлива, на котором достигалось экономия… И, естественно, такие установки надо было закладывать в проект здания на этапе генерального проектирования. Ну а как можно использовать солнечную энергию «в малом»?
Давайте начнем с самой жирной, идущей на обогрев поверхности планеты, доли солнечной энергии. В ясный летний день она даст нам до киловатта дармовой мощности! И попробуем использовать ее для нагрева воды для целей горячего водоснабжения. Тут сразу снимаются проблемы с рабочим телом той тепловой машины, которой будет наш гелионагреватель. Оно совпадает с теплоносителем, той самой горячей водой, которую мы должны нагреть.
В самом простейшем случае – для дачи, для летнего лагеря, спортплощадки, пляжа – мы не будем связываться с коллекторами и с системами принудительной циркуляции воды в них. Ограничимся одним или несколькими баками с простейшей «автоматикой», такой же как на смывном бачке. Она будет перекрывать воду при наполнении бака. Если бы он был металлическим, стоило бы покрасить его в черный цвет. Но лучше взять пластиковый, изначально темного цвета – он не ржавеет, и много меньше риск быть разорванным зимним льдом (но воду на зиму надо сливать!).
Теперь на бак поднимем над землей. И чтобы солнышка ему больше доставалось, и меньше тени. И чтобы обеспечить напор воды. То есть простейший гелиоводонагреватель мы уже получили. Работает он так – заполнили мы утром его водой, летом солнышко совершенно бесплатно его нагрело. Так что к вечеру мы получаем некоторое количество горячей воды – помыть тарелки в летней кухне; постирать – хорошо купить на дачу стиральную машину с клапаном ввода горячей воды; принять душ.
Только вот солнечные лучи, падающие на бак, хотелось бы использовать как можно полнее. Бак-то объемный, а солнце греет – в отличие от солнечного коллектора – всего одну его сторону. Да и по мере того, как бак нагреется, он начнет отдавать тепло – преимущественно конвекцией. Так как бы нам взять побольше энергии солнца и поменьше отдать ее окружающей среды (ведь автор Третьего начала термодинамики Вальтер Нернст принципиально разводил карпов – чтобы не греть мировое пространство на свои деньги…).
Для этого воспользуемся парниковым эффектом, о котором, в связи с потеплении Земли, слышали даже далекие от сельского хозяйства люди. А тут мы построим теплицу – только не для помидоров и перца, а для наших баков с водой. Для нее годится любой подручный материал – старые доски, влагостойкая фанера. Часть материала – стекло. Через него солнце греет баки, но теплый воздух остается в ящике-тепличке, а не улетает вверх. В самом простейшем случае годятся даже трубки от старой раскладушки, на которые натягивается полиэтиленовая пленка – хотя долго такое сооружение не прослужит.
Ну а для муниципальных нужд – для спортивных площадок, для пляжей, для летних лагерей или просто стационарных площадок для пикников – такие солнечные ящики могут быть сварены из тонкого листа, «застеклены» небьющимся прозрачным пластиком, утеплены стекловатой. И – без расхода грамма топлива – обеспечивать народ в местах досуга горячей водой. Особенно важно, что сезонные водопроводы требуют куда меньших согласований, чем электричество или газ. Они же не несут опасности – вылилась вода, ушла в грунт… Никого не убьет, ничто не взорвется.
Так что с минимумом затрат мы можем резко повысить комфорт и на дачах, и в летних лагерях, и на спортплощадках, и на муниципальных пляжах… Для использования энергии Солнца – ничего не стоящей и экологически чистой – прежде всего нужна инициатива!
Источник: http://gosvopros.ru/territory/khozyaystvo/sun-box/
