Ведь солнечная постоянная на земной орбите составляет всего лишь 1367 Вт/м2.
Именно от значения этой солнечной постоянной и пляшут все расчеты, связанные с солнечной энергетикой. Солнечная постоянная — это и есть та «печка», от которой мы должны измерять судьбу и жизнь революционных преобразований в вопросе построения новой энергетики, основанной на прямом преобразовании энергии Солнца во что-либо отличное от красивого женского загара.
Однако цифра в 1367 Вт/м2 солнечной постоянной — это лишь «оценка сверху» для нашего европейского Емели, который хочет использовать данную бесплатную печку для построения коммунизма в рамках отдельного полуострова или хуторского владения на 60 десятин земли.
[74]
Поскольку фактические количества лучистой энергии, поступающие на поверхность нашей многострадальной планетки, гораздо скромнее солнечной постоянной, они определяются массой других факторов, главными из которых являются вращение нашей Земли вокруг своей оси, форма планеты (шар) и погода. Вот суровая реальность этой планеты:
Рис. 96. График распределения лучистой энергии на планете.
Карт такого плана в Сети вы можете найти массу но, как вы видите, реальность езды Емели на «солнечной печке» гораздо скромнее, нежели это нам представляется, исходя из расчетов, проведенных для расположения кочегаров и солнечной печки на околоземной орбите.
Солнечная печка в реальности выдает максимум 350 Вт/м2 в наилучших условиях какой-нибудь безоблачной Сахары.
Уже в условиях «солнечной Аджарии», в районе курортного Батуми, солнечный паровоз сможет выдать нам и того меньше — всего лишь 170 Вт/м2.
Ну а пытаться покатать нашего Емелю на самобеглой печке где-нибудь в районе Москвы или Берлина можно только, если в печку поставить баллон с тоталитарным газом. На уровне мощности солнечной энергии в 120 Вт/м2, по-другому печь не поедет. Ну, или Емеле, пожалуй, придется слезть с печи и самому впрягаться в свое транспортное средство.
«Ну и что! — скажут мне адепты солнечной печи. — Мы что-нибудь придумаем! Поставим концентраторы, например! Чтобы у нас было, как на орбите Меркурия, не меньше чем 10 000 Вт/м2! Тогда уж точно печка поедет!»
Да, можно и так, отвечу я.
Можно поставить концентраторы и даже запустить какой-нибудь паровой цикл на воде или на фреоне. Можно воткнуть в центре концентратора и фотоэлемент, но тут главное — не переусердствовать с нагревом, ибо все, что мы не превратим в электричество, нам надо посчитать в тепло. И наша печка просто может сгореть от перегрева. По-честному, чисто за счет Первого начала термодинамики — все, что не забрали, надо излучить вокруг, в окружающую среду в виде тепла. Не можешь излучить тепло — нагревайся. Отсюда следует, что если фотоэлемент и не сгорит, то достаточно неслабо уменьшит свою полезную мощность.
Реальная температура фотоэлемента определяется просто — при заданных температуре воздуха, концентрируемом солнечном потоке и еще парочке параметров.
Например, если вдесятеро поднять солнечный поток на фотоэлемент, то он при температуре воздуха в 45 °С вполне спокойно нагревается свыше 300 °С. Впрочем, даже для нормального потока и для обычной температуры воздуха в Сахаре в 45 °С температура фотопанельки уже резво скачет к 75 °С.
Для понимания того, что такое 300 °С или даже 70 °С для современных фотоэлементов, вот вам небольшой скучный график:
Рис. 97. График соотношения эффективности фотоэлемента и температуры нагрева.
Как всегда, эти печальные ученые мешают Емеле поехать на бесплатной печке.
В итоге получается печаль вселенского масштаба — там, где солнца мало (например в солнечной Аджарии), фотоэлементы нельзя сказать что сильно эффективны, а там где солнца много, как в той же Сахаре, почему-то еще и жарко, и фотоэлемент перегревается. К чему бы это?
«Мы будем охлаждать фотоэлемент!» Да не вопрос. Можно воздухом, что неэффективно, можно водой (особенно в Сахаре!). Короче, невесело по-любому.
«Ладно, тогда поставим зеркала, а греть будем какую-нибудь бочку с фреоном!» Можно и так, получается даже очень красиво — солнечные электростанции с зеркалами в южной Испании выглядят как громадные искрящиеся цветки. Правда, почему-то такая технология оказывается совсем не дешевле, чем для случая использования фотоэлементов.
Рис. 98. График фактических стоимостей энергии, получаемой различным способом.
Как видите, энергия нефти, газа и угля, и особенно энергия атома, гораздо выгоднее ветряков или солнечных электростанций.
Концепт «бочки с водой и поля зеркал» на этом графике — это CSP (combine solar plant), то есть комбинированная солнечная электростанция. И эта себестоимость, заметьте, посчитана для случая солнечной Испании, которая как минимум на 50 % более солнечна, чем солнечный Батуми. Про Минск, Москву или даже Симферополь я лучше промолчу. Тут Емеля должен будет кочегарить печку сам.
Как видите, бесплатная самобеглая печка оказывается не такой уж бесплатной. Неудивительно в связи с вышеизложенным, что «Белое солнце пустыни», последняя надежда Четвертого Рейха, проект Desertec погас, так и не загоревшись. Солнечные дрова у нас пока очень сырые.
А что? Зеркала надо мыть, чистить, защищать от песка, да и вообще — постоянно поворачивать вслед за Солнцем для концентрации лучей на бочке с фреоном. Ужас. Емеля хотел на печке лежать и о вечном думать, а тут, оказывается, зеркала крутить надо круглый световой день.
Да, световой день! Подождите, подождите. А как же вечер? Как же ночь? Ведь «любовь приходит и уходит, а кушать хочется всегда!». Солнце ведь садится каждый день!
Говорить о суточном графике мощности в случае ветра и солнца без слез нельзя. И даже как-то и неудобно — ведь это вообще напрочь хоронит всю доктрину RES.
«Мы телевизор и при свечке посмотрим, чай не гордые!» Знаменитая фраза из страшных российских 1990-х актуальна и сейчас. Суточный график потребления энергии в индустриальных северных странах забивает еще один гвоздь в гроб поклонников полежать на солнечной печке.
Одно дело, если мы имеем идеальное общество потребителей, которые создают спрос на гаджеты и жопоохлаждалки в какой-нибудь солнечной Калифорнии.
Рис. 99. График зависимости потребления энергии от времени суток в Калифорнии. [75]
И совсем другое дело, когда в холодной северной стране люди возвращаются после напряженной работы днем и хотят посидеть за чаем при электрическом свете, а не при хай-тек лучине. Тут можно даже и не считать телевизор — он потребляет сейчас не так много.
Рис. 100. График зависимости потребления энергии от времени суток в Белоруссии.
Как видите, графики отличаются, причем разительно. Кто не работает, тот ест.
