Бледное солнце пустыни: почему не удалось приручить энергию песчаных пустошей
В конце XX века физик Герхард Книс подсчитал: за шесть часов пустыни Земли получают от Солнца больше энергии, чем человечество расходует за целый год. Разбираемся, почему этот огромный ресурс до сих пор не удалось превратить в «батарейку» мира.
Когда солнца слишком много
В начале 2000-х расчеты активного сторонника солнечной энергетики Герхарда Книса вдохновили инженеров и ученых на создание международного проекта DESERTEC. По их замыслу, в пустынях Северной Африки должна была появиться сеть крупных солнечных электростанций, способная снабжать энергией десятки стран Средиземноморья и Ближнего Востока. На бумаге схема выглядела рабочей, но не на практике.
Под палящими лучами солнца панели в пустыне могут накаляться до 80 градусов — словно тонкие листы металла, оставленные на солнцепеке. Перегрев снижает их КПД: оптимальная температура для фотоэлементов составляет 25 градусов. При дальнейшем нагреве эффективность снижается — примерно на полпроцента для каждого градуса выше нормы.
Следующая ловушка пустынного климата — песчаная пыль. Она покрывает поверхность панелей, поэтому часть солнечного света не доходит до фотоэлементов. Для их очистки необходима вода — ценнейший ресурс в таких условиях. На одной только солнечной электростанции «Бенбан» в Египте на эту процедуру ежегодно уходит около полутора миллионов литров жидкости.
Согласно статье исследователей Массачусетского института, опубликованной в журнале Science Advances, во всем мире на очистку солнечных панелей ежегодно уходит около 38 миллиардов литров воды. Этого хватило бы, чтобы закрыть годовые потребности двух миллионов человек в странах, где вода в дефиците.
Тысячи километров до ближайшей розетки
Еще одна нерешаемая задача — доставка электричества на большие расстояния. Современные высоковольтные линии постоянного тока могут передавать энергию с потерей около 3% на каждую тысячу километров. Однако такие магистрали пройдут через территории нескольких государств — потребуются годы согласований и многомиллиардные затраты.
Печальным примером того, как высокая стоимость загубила большое начинание, стал проект подводного кабеля Марокко-Великобритания протяженностью 3,8 тысячи километров. За несколько лет согласований проект подорожал с 16 до 24 миллиардов фунтов стерлингов, и британское правительство отказалось от его поддержки.
Как приручить пустыню
Часть проблем пустынного климата удалось решить с помощью новых технологий. На крупнейшей в мире СЭС Noor в Абу-Даби песчаную пыль удаляют более 1,4 тысячи роботов. Дважды в день умные помощники полируют три миллиона солнечных панелей, а система сухой очистки позволяет вообще не тратить воду на борьбу с загрязнением.
Фотоэлементы сегодня умеют улавливать свет с двух сторон. Их устанавливают выше обычных, чтобы тыльная поверхность могла использовать лучи, отраженные от песка. Специальные поворотные механизмы следуют за движением солнца и помогают получать больше энергии в течение дня.
Такие решения сделали солнечные электростанции в пустынях жизнеспособными. Однако вместо глобальной сети, способной снабжать электричеством множество стран, сегодня развиваются прежде всего региональные проекты.
Кстати, солнечная энергетика успешно работает и в России. Например, на Омском нефтеперерабатывающем заводе действует солнечная электростанция площадью в 50 футбольных полей. Она может обеспечивать до 10% энергопотребления завода и, по оценке предприятия, заменяет сжигание около 40 тысяч тонн угля.
Было интересно? У нас в ТЭКgpt еще больше фактов об этом.
