Солнце и водород в одной упряжке

Источник материала:

Солнце – прекрасный источник чистой энергии. Правда, источник нестабильный: то светит, то за тучи уйдет, а то и вовсе за горизонт отправится. И водород – замечательный энергоноситель, поскольку также экологически безупречен, обладает исключительно высокой теплотворной способностью, пригоден для длительного хранения. Но и он с изъяном — очень пока дорог. Когда-нибудь, хочется верить — в недалеком будущем, наука добьется того, что самый распространенный во Вселенной газ станет доступным для большой энергетики, а энергию Солнца, преобразованную на орбитальных гелиоэлектростанциях, человек научится передавать из космоса на Землю с минимальными потерями. Впрочем, считают ученые, уже при сегодняшнем уровне технологий возможен некий промежуточный результат, который нас вполне устроит. 

Речь идет о совмещении технологических процессов получения водорода и преобразования энергии светила, что позволит компенсировать недостатки каждого из направлений. Даже термин такой появился – солнечный водород, то есть дешевый водород, полученный с помощью бесплатной солнечной энергии. Именно на развитие этой комплексной технологии направлены усилия ученых Института тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси как головной организации, а также  Белорусского государственного технологического университета, Института электроники и Объединенного института физики твердого тела и полупроводников НАНБ, второй год работающих над выполнением Государственной научно-технической программы «Водород». 

— От стадии расчетов мы уже перешли к экспериментам и вместе с нашими партнерами планируем получить первый солнечный водород уже в этом году, – говорит заведующий лабораторией терморегулирования Института тепло- и массообмена кандидат технических наук Сергей Конев. – Ядро будущей системы – высокотемпературный гелиоконцентратор, который фокусирует солнечные лучи на испарителе, где вода превращается в пар с температурой, превышающей 300 градусов. Эффект достигается благодаря использованию вакуума, точно рассчитанной и выполненной геометрии отражателей, а также специальных селективных покрытий, позволяющих приблизить преобразование солнечной энергии к 70 процентам. Как вариант, и тоже очень эффективный, предлагается и система с использованием линз Френеля, которые дают возможность точно фокусировать солнечные лучи с последующим получением фотоэлектричества учеными Института электроники и Объединенного института физики твердого тела и полупроводников. Ученые Белорусского государственного технологического университета, которые отвечают за следующий этап трансформации солнечной энергии, получают в свое распоряжение прекрасные стартовые условия для выделения из пара водорода. Это будет происходить в разработанном ими специальном конверсионном блоке, откуда газ должен поступать на установки, обеспечивающие его хранение в различных средах и состояниях. Именно возможность сохранять преобразованную солнечную энергию в удобной форме и использовать ее по мере надобности и делает новую технологию особенно привлекательной для промышленного применения. 

Конечно, в некоторых случаях, когда непостоянство светила не порождает больших проблем, нет необходимости идти по столь сложному пути преобразования энергии. Например, недавние испытания созданного в лаборатории терморегулирования гелиоколлектора показали, что Солнце может сушить зерно или травы непосредственно своим теплом даже зимой. Причем благодаря тому, что сушка происходит не на открытом солнце, протекает она в щадящем режиме, при котором в клетках не разрушаются биологически активные вещества. То есть в радиаторах гелиомодулей солнечная энергия поглощается теплоносителем, который уносит ее к теплообменному устройству, где греет воду или воздух для сушилки либо системы горячего водоснабжения или отопления. Во многих случаях, даже в не совсем солнечный день, гелиоколлектор позволяет сократить расход топлива наполовину. Окупается он года за два. 

Впрочем, эффект, как считают авторы проекта, заключается не только в экономии средств и энергоносителей. При использовании солнечной энергии не загрязняется или гораздо меньше загрязняется воздух котельными, а потому оснащенные гелиомодулями системы водоподготовки могут стать визитными карточками, например, белорусских здравниц.