Точка зрения
8 мая 2009 г. 10:16

Под крышей Солнца своего

Interfax-Russia.ru - Дом, разработанный ростовской 11-классницей, сам себя освещает и обогревает.

Всю свою сознательную и бессознательную жизнь человечество активно использовало энергию солнца - даже греясь на припеке кверху брюшком. Но с недавних пор светило, вокруг которого, собственно, вертится вся наша жизнь, стало объектом особо пристального внимания ученых мужей, которые решили нещадно эксплуатировать солнечную энергию, чтобы не зависеть от всех остальных банальных земных источников: нефти, газа, дерева, угля, атомных и гидроэлектростанций… Если обитатели летающего острова Лапуту, так замечательно описанного Джонатаном Свифтом в "Путешествиях Гулливера", стремились добывать солнечный свет из огурцов, то нынешние интеллектуалы, напротив, решили использовать в корыстных общегуманитарных целях самый натуральный солнечный свет.

Читателю, конечно, понятно, что речь идет о так называемых солнечных коллекторах, или солнечных батареях, работающих на фотоэлементах. Сегодня это - полноценная индустрия с миллиардными оборотами. Но большая часть солнечных батарей производится из кремния и требует трудоемких производственных процессов. Высокая себестоимость кремниевых фотоэлементов мешает широкому и повсеместному использованию их в производстве и быту. Из-за этого солнечная энергия стоит в 3-4 раза дороже, чем энергия из традиционных источников. К тому же неконкурентоспособность солнечной энергетики объясняется низкой эффективностью преобразования энергии (20%), невозможностью получения электроэнергии ночью и в ненастную погоду, а также отсутствием эффективных и экологически безопасных источников накопления энергии.

Вот тут-то и должна сказать свое веское слово нанотехнология. Совершенствованием гелиоэнергетики занимаются многие светлые научные головы во всем мире. Решения предлагаются самые разнообразные. Так, ученые из Hациональной лаборатории Айдахо (США) предлагают решетку из наноантенн, отпечатанных на тонкой и гибкой подложке. Особенность батареи в том, что она может выдавать ток даже ночью, утилизируя инфракрасные лучи, которые испускает ночью Земля, а также здания, асфальтовые дороги и площади, нагретые за день солнечными лучами. КПД такой солнечной батареи составляет 36%. Кроме того, плёнка с наноантеннами гораздо дешевле классических солнечных батарей - для создания опытного образца такой экзотической солнечной батареи специалисты воспользовались бывшим в употреблении полиэтиленовым мешком!

Еще более остроумную технологию разрабатывают в Центре исследований наноматериалов при Университете Мэсси в Новой Зеландии. Она основана на использовании специальных красящих составов, способных преобразовывать солнечную энергию в электричество. Красящие вещества, генерирующие электричество, можно наносить на крыши и стены жилых домов, офисных зданий и так далее. Такие солнечные батареи обладают существенными преимуществами. Прежде всего, элементы питания нового типа не требуют прямого падения солнечных лучей, благодаря чему смогут генерировать электричество даже в пасмурную погоду. Кроме того, себестоимость производства таких батарей будет на порядок ниже себестоимости изготовления батарей на базе кремния.

Среди отечественных разработок известна "звездная батарея", спроектированная учеными Научного центра прикладных исследований (НЦеПИ) Объединённого института ядерных исследований (Дубна). В основе технологии создания батареи лежит гетероэлектрик - новое вещество на основе наночастиц золота и серебра. Подобный элемент обладает уникальной способностью работать не только днём, но и ночью, используя видимые и инфракрасные световые потоки, из-за чего его и назвали "звездной батареей". Эффективность преобразования видимого спектра в электроэнергию - 54%, инфракрасного света в электроэнергию - 31%. Себестоимость производства гетероэлектрического фотоэлемента "звездной батареи" также ниже, чем у кремниевой.

Не остаются в стороне от "солнечной подпитки" и жители Южного федерального округа. Странно было бы: на Юге - и не задумываться об использовании энергии Солнца… Свое ноу-хау не только разработал, но уже и воплотил в жизнь генеральный директор дагестанского предприятия "Мушарака" Али-Омар Ахмедов. Вообще-то завод, расположенный в Буйнакске, занимается выпуском пластиковых труб. Но не трубами едиными жив человек. Решили параллельно заняться и солнечными коллекторами. В Буйнакске существует свое ноу-хау: для изготовления гелиобатарей здесь используют не медные трубки, а поликарбонат. Солнечное тепло он впитывает чуть дольше, зато цена такой батареи - примерно втрое дешевле, чем изготовленной из меди или кремния. За день благодаря такой батарее 50 литров воды согревается до температуры +70 градусов.

"Особенно хороши такие коллекторы в наших горах, - объяснил Али-Омар Магомедович обозревателю агентства Interfax-Russia.ru. - Зимой там холодно и солнечно одновременно. А топят жилье до сих пор дровами да кизяком. Вот настанет время, выберусь в свое родное село, построю дом, который сам себя греет. Крыша полностью из поликарбоната, рядом родник, вода под напором, теплые полы по всем комнатам. Я уверен, что будущее наших горных сел - именно за такими источниками энергии".

Все это здорово. Однако при выигрыше в себестоимости КПД "ахмедовских" фотоэлементов все же невысокое. А есть ли способы и дешевые, и высокоэффективные?

Есть! Вспомните известные строки Маяковского: "Я знаю - город будет, я знаю - саду цвесть, когда такие люди в стране советской есть!".

Правда, страны советской уже нет. А вот люди остались. Одна из них - ростовская школьница Дарья Космачева. Учится Даша в 11-м классе лицея при Ростовском строительном университете. То есть с возведением домов, с зодчеством она мечтает связать свою жизнь. И, надо сказать, все у одиннадцатиклассницы для этого есть. Уже сегодня Дарья сумела приятно удивить светил научного мира, став победительницей южного этапа III Всероссийского конкурса "Чистая планета для нашего будущего". Всего в конкурсе участвовали 1005 проектов, Дашин стал одним из семи лучших. Темы предлагались самые разнообразные и даже экзотические: энергодобывающие дирижабли, инновационное использование пластиковых бутылок, переработка отходов сельскохозяйственного производства в товарную продукцию с помощью дождевых червей…

Работу Дарьи Космачевой экспертный совет представителей ведущих вузов ЮФО выделил из 185 проектов, присланных на конкурс школьниками округа. Ученые оценили актуальность темы и качество исследования. Даша предложила свое исследование "Альтернативные источники электроэнергии: электрогенерирующие наноматериалы в строительстве".

Идея по направленности немного сходна с предложениями новозеландских исследователей из университета Мэсси использовать хлорофилловые красители, способные преобразовывать солнечную энергию в электричество. Ростовская школьница пошла несколько иным путем. Отправная точка и цель ее проекта: сделать жилые дома полностью автономными, способными обогревать жителей и вырабатывать электроэнергию, не используя никаких источников, кроме Солнца. К тому же такой вариант - абсолютно экологически безопасен.

"Только при нынешних технологиях "солнечные дома" слишком дорого обходятся, - сетует Дарья. - Один ватт энергии, которую вырабатывают современные солнечные батареи, созданные на основе кремния, стоит больше двух долларов. Нужен другой материал, недорогой и энергоемкий".

Таким требованиям, по мнению юной исследовательницы, обладает титан - безопасный металл, входящий даже в состав косметических кремов и зубной пасты. Кроме того, он устойчив к любым внешним воздействиям. Даша предложила покрывать не только крышу, но и стены пластинами из мельчайших частиц диоксида титана. Такому дому не страшны никакие энергетические кризисы, он сам себя греет и сам освещает, а солнечный свет всегда в одной цене. Мало того, что титановый дом простоит века - при использовании предложенных школьницей нанотехнологий титановый ватт электроэнергии будет стоить в 10 раз дешевле кремниевого!

Правда, столь светлые перспективы распространяются в основном на южную, солнечную часть России. Что касается русского Севера, здесь при отсутствии солнца здание можно подключить к городской ТЭЦ или электрогенератору, но и при таком раскладе жильцы будут платить за тепло и электричество намного меньше, чем нынче.

Взрослые инженеры и ученые тщательно проанализировали проект Даши Космачевой и не нашли, что возразить. А ведь действительно - все гениальное, оказывается, просто! Правда, единственная проблема: с титаном в стране напряженка… Добывают его на месторождениях той самой Новой Зеландии, где мечтают красить крыши хлорофиллом. Но и на это юной ученой есть что ответить: оказывается, вовсе не надо ехать за семь тысяч верст, чтобы похлебать киселя. Есть завод по добыче титана и поближе, в соседнем Крыму.

В общем, не оскудел наш Юг титанами возрождения России. Остается подождать титанов спонсорства или меценатства, чтобы воплотить идеи ростовской школьницы в жизнь.

Обозреватель Александр Сидоров

Читайте нас в
  • ya-news
  • ya-dzen
  • google-news
Показать еще