Энергия Солнца: как это работает

Солнечная энергия даже по ночам? Это начало новой эры человечества. Революционный план Калифорнии – 33% всей энергии от солнца и ветра уже через 5 лет. Штат продолжает огромными темпами наращивать мощности альтернативной электроэнергетики пытаясь обеспечить треть от всего энергопотребления за счет солнца, ветра и гейзеров уже к 2020 году.

И вот в строю очередная мегаэлектростанция. Это крупнейшая во всем мире солнечная гелиотермальная станция. Сегодня это уже не экспериментальная, а обычная работающая технология.
По всему миру уже построено около 100 таких станций (все за последние 5 лет), на подходе еще не менее 50*, а некоторые из них уже могут вырабатывать энергию даже по ночам. Новая калифорнийская станция обеспечивает чистым электричеством 140 000 домов. Как? Знакомьтесь: Иванпа Солар Электрик Систем. Давайте посмотрим поближе, как все это устроено и чем нам всем это грозит.
Станция Иванпа Солар расположена в пустыне Мохаве, в 3 часах езды к востоку от Лос-Анджелеса. Ее строительство велось около трех лет, стоило 2 миллиарда 200 миллионов долларов и вот, наконец, весной 2014 года она введена в строй. Станция вырабатывает абсолютно чистую энергию, без необходимости сжигать какое либо топливо. Энергия черпается от солнца, но метод отличается от солнечных батарей. Обратите внимание на три башни, окруженные тысячами зеркал – в них весь секрет.

Станция Иванпа не использует уже привычные солнечные батареи (фотоэлектрические модули). Вместо них используются совершенно обычные зеркала, вроде тех, что висят у нас с вами дома.

Каждый зеркальный модуль – это система из двух больших зеркал размером с гаражные ворота. Называется такой модуль – гелиостат. На станции таких гелиостатов 173 тысячи.

Все эти зеркала-гелиостаты, отражают солнечные лучи на вершины тех самых трех высоченных башен находящихся в центре. Каждый гелиостат подвижен, и с помощью компьютера все 170 тысяч гелиостатов все время поворачиваются за солнцем. Таким образом, солнечные лучи попадают на вершины башен постоянно, пока солнце не ушло за горизонт.

Как вы уже догадались, на верху башен находятся котлы с жидкостью, которая от нагрева превращается в пар. Точно такие же котлы находится в привычных всем ТЭЦ, но нагреваются они там при сжигании газа или угля. Здесь лишь неисчерпаемая энергия Солнца! Кстати, общая мощность станции Иванпа Солар – 392 мегаватт. Чтобы было понятно, это вполне сопоставимо со средней московской ТЭЦ (Например ТЭЦ-16 в районе Хорошево-Мневники, работающая на газе, вырабатывает 360 мегаватт).

Чем выше башня, тем больше вокруг нее можно поставить зеркал. Эти башни очень большие – высотой с 50 этажный дом (148 метров). На пике дня котел может нагреваться до 700 градусов и даже больше. Пар идет вниз, к турбине, и вращает ее – вырабатывается электрическая энергия. Просто! Такой принцип выработки энергии называется гелиотермальным. Но что же происходит после заката?

Преимуществом гелиотермальных электростанций перед обычными солнечными батареями является возможность запасать излишки энергии на пике, а значит работать после захода солнца. Если объяснять просто, часть разогретой жидкости временно нагнетается в специальные огромные хранилища, и постепенно выпускается оттуда после захода солнца, продолжая крутить турбину. Хранилища могут обеспечить работу турбин подобных станций до 15 часов после захода солнца при полной мощности.
Таким образом, гелиотермальные станции, оснащенные теплохранилищами, могут вырабатывать энергию даже после захода солнца, а некоторые даже работать круглосуточно. Станция Иванпа пока не имеет своих собственных хранилищ тепла.
Интересной особенностью строительства станции является программа охраны экологии вокруг нее. Да, сама станция абсолютно безвредна – это обычные зеркала нагревающие паровой котел. Но ее строительство ставило под угрозу редкие виды черепах живущие в пустыне. Поэтому компания-владелец станции провела специальную программу: была куплена обширная территория в стороне от станции, куда было переселено около 200 редких черепах. Программа обошлась компании в 22 миллиона долларов, которые были потрачены на покупку земли, найм биологов и переселение уникальных животных.

В заключении хочется сказать, что 33% энергии от альтернативных источников в штате Калифорния к 2020 году – это колоссальная цифра. Кто не знает, ВВП штата Калифорнии – 2,2 триллиона долларов, что превышает ВВП большинства стран на планете. Это даже больше, чем у таких мощных стран как Россия, Италия, Индия, Канада, Австралия или Испания. Энергии нужно много, очень много! И сейчас на глазах происходит настоящая революция альтернативной энергетики. СМИ и аналитики официально объявили эру альтернативной энергетики открытой. Солнечные панели резко подешевели и продаются в обычных городских магазинах.
По данным журнала TIME, каждые 3 минуты минимум 1 американский дом переходит на энергию солнца установив панель на крыше, и эта динамика растет. Правительство всячески поддерживает альтернативную энергию: беспроцентные займы на панели для простых людей, специальные законы, обязывающие закупать альтернативную энергию, для крупных компаний. По данным того же TIME, 90% новых генерирующих станций, введенных в строй в США в 2014 году – солнечные электростанции. Все это привело к тому, что количество вредных выбросов в США уже сократилось на 17% с 2005 года.
Иванпа Солар – только одна из 7 крупных солнечных электростанций, только что введенных в строй в Калифорнии. Также вводятся ветряные и геотермальные. Введение в строй одной этой станции эквивалентно удалению из атмосферы 400 000 тонн CO2 ежегодно. А это, как будто с дорог сразу исчезло 77 000 коптящих атмосферу автомобилей. Это происходит сегодня, это реальность, это уже обычная современная технология.