տուն » Կենդանիների բիզնես » Արևային էլեկտրակայաններ Սահարայում. Սահարայի հսկա արևային էլեկտրակայաններ

Արևային էլեկտրակայաններ Սահարայում. Սահարայի հսկա արևային էլեկտրակայաններ

Էկոլոգիական դասի պլան

աշխարհագրությունից 10-րդ դասարանում

Մշակող՝ MKOU N 6 միջնակարգ դպրոցի աշխարհագրության ուսուցիչ, Զարյա Սոլոնցովա Լ.Ն. .

Դասի տեսակը. համակցված.

Դասի նպատակը. ուսանողներին ծանոթացնել շրջակա միջավայրի ռացիոնալ կառավարման հիմունքներին:

Կրթական, կրթական և զարգացման առաջադրանքներ.

Կրթական նպատակներ.

1. Ներդնել նոր հասկացություններ՝ բնապահպանական կառավարում, բնության հատուկ պահպանվող տարածքներ, պետական բնապահպանական քաղաքականություն, կայուն զարգացում.

2. Զարգացնել ուսանողների գիտելիքները շրջակա միջավայրի ռացիոնալ և անկայուն կառավարման մասին:

3. Ուսանողներին ծանոթացնել Ռուսաստանի Դաշնության բնապահպանական քաղաքականության հիմունքներին:

Զարգացման առաջադրանքներ.

1. Աշակերտների մեջ զարգացնել դասագրքի հետ աշխատելու կարողությունը:

2. Աշակերտների մոտ զարգացնել գլոբալ մտածողությունը (շրջակա միջավայրի ռացիոնալ կառավարման և հասարակության կայուն զարգացման անհրաժեշտությունը):

Ուսումնական առաջադրանքներ.

1. Ուսանողները պետք է համոզվեն, որ բնության հատուկ պահպանվող տարածքների ստեղծումը ցանկացած պետության կարևոր խնդիրն է շրջակա միջավայրի ռացիոնալ կառավարման խնդրի լուծման գործում։

2. Սովորողների մեջ նոր բաներ սովորելու ցանկություն սերմանել:

Դասավանդման մեթոդներ.

1. Բացատրական և պատկերավոր.

2. Գործնական.

Սարքավորումներ:

Դասագիրք (Աշխարհագրություն. Ժամանակակից աշխարհ. 10-11 դասարաններ / խմբ.՝ Ա.Ի. Ալեքսեև), պրոյեկտոր, մուլտիմեդիա շնորհանդեսՈւժԿետ 2007.

Հղումներ:

1. Աշխարհագրություն. 10-11 դասարան. Մեթոդական առաջարկություններ. ձեռնարկ ուսուցիչների համար / V.V. Նիկոլինա, 2007 թ

2. Աշխարհագրություն. Դասի վրա հիմնված զարգացումներ. 10-11 դասարաններ. Ձեռնարկ հանրակրթական հաստատությունների ուսուցիչների համար / Vereshchagina N.O., Sukhorukov V.D. - Մ.: Կրթություն, 2012:

3. Աշխարհագրություն. Իմ սիմուլյատորը. 10-11 դասարաններ. հիմնական մակարդակ. ձեռնարկ հանրակրթական կազմակերպությունների ուսանողների համար / Յու.Ն. Գլադկի, Վ.Վ. Նիկոլինա; Ռոսս. ակադ. Կրթություն, Ռուսաստանի Դաշնություն ակադ. Գիտ. - Մ.: Կրթություն, 2013 թ.

4. Աշխարհագրության աշխատանքային տետր՝ 10-րդ դասարան. Ձեռնարկ հանրակրթական սովորողների համար. հաստատություններ / Maksakovsky V.P. - Մ.: Կրթություն, 2000:

5. Ինտերնետ ռեսուրսներ.

Դասի հիմնական փուլերը.

Ի փուլ . Կազմակերպչական պահ (1-3 րոպե)

Ողջույններ;

II փուլ . Տնային առաջադրանքների ստուգում. (7-10 րոպե)

1. Տեսական հարցեր.

2. Գործնական առաջադրանքներ.

III փուլ . Նոր նյութի ուսուցում (15-20 րոպե)

IV փուլ . Ուսումնասիրված նյութի համախմբում (10-12 րոպե)

Վ փուլ . Դասի ամփոփում.

1. Տնային աշխատանք.

2. Թերությունների բացահայտում.

Ողջույններ;

Դպրոցական պարագաների ստուգում;

Սենյակի լուսավորության և օդափոխության ստուգում.

1-3 րոպե

Տնային առաջադրանքների ստուգում

1. Տեսական հարցեր.

1. Որո՞նք են բնական ռեսուրսները:

2. Բնական պաշարների ի՞նչ տեսակներ ենք ուսումնասիրել:

3. Բնական ռեսուրսների ո՞ր տեսակների մասին ենք սովորել վերջին դասին:

4. Նշե՛ք ոչ ավանդական էներգետիկ ռեսուրսների տեսակները:

5. Որո՞նք են ագրոկլիմայական ռեսուրսները: Ինչ է սա նշանակում?

6. Որոնք են ռեկրեացիոն ռեսուրսները: Ի՞նչն է նրանց առանձնահատուկ դարձնում:

Ուսանողները պատասխանում են տրված հարցերին

3-4 րոպե

2. Գործնական առաջադրանքներ.

2. Օգտագործելով աշխարհի կլիմայական քարտեզը, փորձեք որոշել, թե որ երկրներն ու տարածաշրջաններն ունեն օգտագործելու լավագույն հնարավորությունները.

ա) արևային էներգիա;

բ) հողմային էներգիա.

Պատճառաբանեք ձեր պատասխանը:

ա) մատչելիություն;

բ) հանգստի համար բնական համալիրի օպտիմալությունը.

գ) գեղագիտական գրավչություն.

դ) ազդեցություն մարդկանց առողջության վրա.

Կատարել խմբային առաջադրանքներ.

1-ին շարքը ձևակերպում է 1 հարցի պատասխանը,

2-րդ շարքը փորձում է գտնել արգումենտներ 2-րդ հարցի համար;

3-րդ շարքը գնահատում է իր տարածքի ռեկրեացիոն ռեսուրսները

4-6 րոպե

III

Նոր նյութ սովորելը.

Գիտելիքների թարմացում.

Մարդկային հասարակությունը զարգացման երկար ճանապարհ է անցել՝ պարզունակ համայնքից մինչև զարգացած տեխնոլոգիաներով հետինդուստրիալ հասարակություն:

Փորձենք գծել մի կոր, որը ցույց է տալիս մարդկային ռեսուրսների սպառման կախվածությունը ժամանակի ընթացքում։

Բնական ռեսուրսները սպառվո՞ւմ են, թե՞ նվազում։

Ընդ որում, աշխարհի բնական ռեսուրսները, ինչպես նաև Ռուսաստանի ռեսուրսները հիմնականում սպառելի են։

Ի՞նչ է սա նշանակում մարդկության համար:

Այսօր դասարանում մենք կխոսենք բնական ռեսուրսների ճիշտ, ռացիոնալ օգտագործման և այն մասին, թե ինչպես է հասարակությունը փորձում բարելավել ներկա և ապագա սերունդների կյանքի որակը:

Այսօրվա դասի թեման.«Բնության կառավարում և կայուն զարգացում».

Ուշադիր լսեք և գծեք մի կոր, որը ցույց է տալիս ժամանակի ընթացքում մարդկային ռեսուրսների սպառման կախվածությունը:

2-3 րոպե

Ներկայումս մոլորակի շատ շրջաններում էկոլոգիական ճգնաժամային իրավիճակ է զարգանում, որի դեպքում ոչնչացվում է մարդու կենսամիջավայրը։

Մարդկությունը կանգնած է բնական ռեսուրսների շահագործման միասնության և փոխկապակցվածության և դրանց վերականգնման ու բնության պահպանմանն ուղղված միջոցառումների խնդրի հետ։

Այս խնդիրը լուծում է բնապահպանական կառավարումը:

Նախ փորձենք ինքներս մեզ բացատրել, թե ինչ է բնապահպանական կառավարումը:

N u r a t u r e u s e - բնական ռեսուրսների շահագործման բոլոր ձևերի և դրանց պահպանման և վերարտադրության միջոցառումների ամբողջություն:

Եկեք մտածենք, թե շատ դեպքերում ռեսուրսները սպառելիս միշտ վնաս կա՞ բնությանը։

Ճիշտ է, այն դեպքերում, երբ բնական ռեսուրսների ներուժը չի պահպանվում, նման բնապահպանական կառավարումը կոչվում է իռացիոնալ։

Սակայն վերջերս ի հայտ են եկել բնական ռեսուրսների արդյունահանման բազմաթիվ տեխնոլոգիաներ, որոնք չեն հանգեցնում բնական ռեսուրսների ներուժի փոփոխության։ Բնապահպանական կառավարման այս տեսակը կոչվում է ռացիոնալ:

Գծե՛ք շրջակա միջավայրի օգտագործման տեսակների դիագրամ:

Համառոտ ամփոփենք. Ի՞նչ է, ըստ Ձեզ, բնապահպանական կառավարումը:
Բնապահպանական կառավարման ո՞ր տեսակներն ենք մենք առանձնացրել: Որո՞նք են շրջակա միջավայրի ռացիոնալ և իռացիոնալ կառավարման առանձնահատկությունները:

Ճիշտ է, շրջակա միջավայրի ռացիոնալ կառավարումը ներառում է ռեսուրսների պահպանում, ռեսուրսների ինտեգրված օգտագործում, թափոնների հեռացում, նոր նյութերի օգտագործում և բնության պահպանում:

Ուշադիր լսեք, ձևակերպեք սահմանումներ և գրեք դրանք նոթատետրում, պատասխանեք հարցերին

Նոթատետրում գծեք դիագրամ

Պատասխանեք հարցերին և եզրակացություններ արեք

3-4 րոպե

Բնական ռեսուրսների ռացիոնալ օգտագործման և բնական միջավայրի պահպանության խնդրի լուծման գործում կարևոր տեղ է հատկացվում բնության հատուկ պահպանվող տարածքներին։ Առաջարկում եմ ուշադիր դիտել Ռուսաստանի Դաշնության Դաշնային խորհրդի նախագահ Ս.Մ.-ի ուղերձի կարճ տեսանյութը. Միրոնովը։

Հիմա եկեք քննարկենք տեսանյութը:

Ի՞նչ տարածքներ են քննարկվել դիմում-բողոքում։

Փորձեք ինքնուրույն ձևակերպել, թե որոնք են հատուկ պահպանվող բնական տարածքները։ Հիմա անդրադառնանք դասագրքին։

Սահմանումը գրեք ձեր նոթատետրում:

ՀԱՏՈՒԿ ՊԱՇՏՊԱՆՎԱԾ ԲՆԱԿԱՆ ՏԱՐԱԾՔՆԵՐ – ցամաքային, ջրային մակերևույթի և դրանց վերևում գտնվող օդային տարածքներ, որոնք ունեն հատկապես արժեքավոր բնական ռեսուրսներ, գիտական, մշակութային, գեղագիտական, ռեկրեացիոն և առողջապահական արժեքներ:

Ինչ տեսակի բնության հատուկ պահպանվող տարածքներ են նշել Ս.Մ. Միրոնովի՞ն։

Փորձեք գծել դիագրամ՝ «Հատուկ պահպանվող բնական տարածքների տեսակները»

Ի՞նչ եք կարծում, պետությունը պե՞տք է զբաղվի բնապահպանական խնդիրներով։ Պատճառաբանեք ձեր պատասխանը:

Այդպես է, պետությունը պետք է ընդունի բնապահպանական օրենքներ, բնական միջավայրի բարելավման երկարաժամկետ ծրագրեր, ներդնի աղտոտման համար տուգանքների համակարգ, ստեղծի պետական հատուկ մարմիններ։ Այս պետական քաղաքականությունը կոչվում է բնապահպանական քաղաքականություն։

Եկեք ամփոփենք. Ո՞րն է բնության հատուկ պահպանվող տարածքների կարևորությունը: Բնության հատուկ պահպանվող տարածքների ի՞նչ տեսակներ գիտեք:

Ուշադիր դիտեք տեսանյութը

Պատասխանել հարցերին

Ձևակերպել «Հատուկ պահպանվող բնական տարածքներ» հասկացության սահմանումը.

Գրեք սահմանումը ձեր նոթատետրում

Պատասխանեք տրված հարցին

Նոթատետրում գծե՛ք «Պահպանվող տարածքների տեսակները» դիագրամը

Փաստարկներ են բերվում ի պաշտպանություն բնապահպանական խնդիրների լուծման կառավարության պատասխանատվության

Ուշադիր լսել

Նրանք պատասխանում են առաջադրված հարցերին և նախնական եզրակացություն են անում։

7 րոպե

Բնակչության պայթյուն, հանքային պաշարների սպառում, կենսոլորտի դեգրադացիա և այլն։ Այս ամենը հանգեցնում է մարդկանց կյանքի որակի վատթարացմանն ու սոցիալական ու տնտեսական մի շարք խնդիրների առաջացմանը։ Այդ իսկ պատճառով 1992 թվականին Ռիո դե Ժանեյրոյում պետությունների և կառավարությունների ղեկավարների մակարդակով տեղի ունեցավ ՄԱԿ-ի շրջակա միջավայրի և զարգացման համաժողովը։ Առաջարկում եմ դիտել հենց այդ կոնֆերանսի տեսանյութը, այն է՝ Սեվերն Սուզուկիի ելույթը։ Այն ժամանակ նա նույն տարիքում էր, ինչ դու հիմա։

Ի՞նչ խնդիրներ է բարձրացրել աղջիկն իր կոչում։ Ի՞նչ է նա կոչ արել պետությունների ղեկավարներին անել.

Ի՞նչ եք կարծում, Suzuki-ն կարողացա՞վ ազդել համաժողովի ընթացքի վրա:

Համամիտ եմ ձեզ հետ, այս համաժողովում պետությունների ղեկավարները մշակեցին հասարակությունը հասարակության կայուն զարգացմանն անցնելու ռազմավարություն։ Ի՞նչ եք կարծում, ի՞նչ է կայուն զարգացումը:

Համեմատենք դասագրքում տրված և դասարանում ձեր կողմից ձևակերպված սահմանումը. Եկեք գրենք այն:

Կայուն զարգացումը գլոբալ, տարածաշրջանային և տեղական մակարդակներում հասարակության փոփոխության երկարաժամկետ, վերահսկվող գործընթաց է, որն ուղղված է ներկա և ապագա սերունդների կյանքի որակի բարելավմանը:

Եկեք ամփոփենք այն, ինչ սովորեցինք դասարանում:

Դիտելով Severn Suzuki-ի ելույթը ՄԱԿ-ի համաժողովում

Պատասխանեք հարցերին ձեր դիտած տեսանյութի հիման վրա:

Նրանք փորձում են կայուն զարգացման սահմանում ձեւակերպել։

Փնտրեք սահմանումը դասագրքում, գրեք այն նոթատետրում

Ամփոփեք դասը

6 րոպե

Սովորած նյութի ամրապնդում

Ինչպե՞ս եք հասկանում հայտարարությունը. «Կայունության գաղափարի մեջ գլխավորը ոչ թե բնության կապիտալով ապրելն է, այլ դրանից ստացված շահաբաժիններով»: Պատճառաբանեք ձեր պատասխանը:

Հայտնի է, որ ժամանակակից արդյունաբերությունը սպառում է հսկայական քանակությամբ բնական պաշարներ։ Արդյունաբերական արտադրության ընդհանուր ծախսերում դրանց արժեքը կազմում է մոտ 75%: Միաժամանակ, ըստ որոշ գիտնականների, մինչ այժմ օգտագործվում է արդյունահանվող հումքի միայն 1%-ը։ 99%-ը բնությանը խորթ աղավաղված տեսքով դառնում է շրջակա միջավայրը աղտոտող թափոններ: Ի՞նչ լուծում կարող եք առաջարկել այս խնդրին:

Հասկացեք հայտարարությունը, պատասխանեք հարցին

Լուծեք խնդիրը

10 րոպե

Դասի ամփոփում.

1. Տնային աշխատանք.

Ուսումնասիրեք §10, կարողանալ բացատրել հիմնական հասկացությունները:

2. Լրացրե՛ք աղյուսակը՝ օգտագործելով ուսումնասիրված նյութը, ատլասի քարտեզները և լրացուցիչ գրականությունը.

2. Թերությունների բացահայտում.

3. Գնահատականների բարձրաձայնում և նշումներ օրագրում:

Գրեք տնային առաջադրանքը օրագրում և լսեք դրանց վերաբերյալ մեկնաբանությունները:

2 րոպե

Արևային էլեկտրակայաններ, որոնք արտադրում են այլ արևային էլեկտրակայաններ, որոնք... Այս ծավալուն գործընթացը, եթե թույլ տրվի անխռով վազել, ինչպես օրինակ անապատում, մարդկությանը էներգիայի պոռթկում կապահովի: Մոլորակը էներգիայի պակասից և շրջակա միջավայրի փլուզումից փրկելու այս անսովոր ծրագիրը հորինվել է Ճապոնիայում:

Արևային մարտկոցների դաշտերը կարող են աշխարհին ապահովել հսկայական քանակությամբ էլեկտրաէներգիա: Հարցն այն է, թե ինչպես կարելի է տնտեսապես իրագործելի դարձնել նման կառույցները։ Էկզոտիկ «Sahara Solar Breeder Project»-ը փորձում է տալ իր պատասխանը։

Հազարավոր տոննա արևային մարտկոցներ ծովերով առաքելու փոխարեն առաջարկվում է նման մարտկոցներ արտադրել տեղում՝ անապատի եզրին։ Հումքը բառացիորեն ոտքի տակ կվերցվի։ Ի վերջո, ավազը սիլիցիումի ամենահարուստ աղբյուրն է։

Այն կարող է օգտագործվել արևային մարտկոցների համար սիլիցիումի արդյունահանման համար: Այստեղ պետք է ազատ արձակվեն։ Այն բանից հետո, երբ նման դաշտի հզորությունը որոշակի արժեքի հասնի, մոտակայքում կարելի է կառուցել ավազի մշակման և արևային մարտկոցների արտադրության երկրորդ գործարան։ Ի վերջո, այս գործընթացն ինքնին մեծ էներգիա է պահանջում. ահա թե ինչ կտան առաջին մարտկոցները։

Երկրորդ կայանը, բավականաչափ արևային մարտկոցներ արտադրելով, հնարավորություն կտա հեռավորության վրա տեղադրել երրորդ ավազամշակման գործարանը... Այսպիսով, արևային էլեկտրակայանները կսկսեն «բազմապատկվել» էքսպոնենցիալ: Ընդ որում, արևային էլեկտրակայանների ընդհանուր հզորության մի փոքր մասն ուղղվելու է գործարանների շահագործմանը։

«Արևային բազմապատկիչ»-ի հիմնական սկզբունքը պարզ է. արևային մարտկոցները, օգտագործելով ստացված էներգիան, պետք է հիմք հանդիսանան դրանց հետագա ընդլայնման համար (պատկերազարդում diginfo.tv):

Ստացված էներգիան անհրաժեշտ կլինի տեղափոխել խոշոր սպառողներ՝ Եվրոպա, և գուցե ավելի հեռու: Այստեղ, ճապոնացիները կարծում են, որ անհնար է անել առանց բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներից պատրաստված մալուխների։ Նրանք պետք է սառեցվեն հեղուկ ազոտով, և նրանք կանցնեն գետնի տակ, որպեսզի նվազագույնի հասցնեն հողի ջերմաստիճանի փոփոխությունները:

Ծրագրի ղեկավար, Տոկիոյի համալսարանի պրոֆեսոր Հիդեոմի Կոինուման առաջին անգամ ներկայացրել է իր ծրագիրը 2009թ. Հետո դա պարզապես երազ էր։ Բայց հիմա դրա իրականացմանն ուղղված առաջին համեստ քայլերն արվել են։

Խնդիրը հանգուցալուծվեց ճապոնական երկու գործակալությունների՝ Գիտության և տեխնոլոգիաների (JST) և Միջազգային համագործակցության (JICA) ջանքերով: Նրանց հովանու ներքո այժմ ջանքերը մտադիր են միավորել ճապոնական վեց համալսարանների և ինստիտուտների, ինչպես նաև Օրանի Ալժիրի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի (USTO) մասնագետներին:

Աֆրիկայում արևային էներգիայի հետազոտական կենտրոն ստեղծելու նախագիծը (Sahara Solar Energy Research Center - SSERC) ընտրվել է JST-ի կողմից 2010 թվականի գարնանը հետագա առաջընթացի համար: SSERC-ն ունի հինգ տարի տևողություն և նպատակ ունի մշակել և փորձարկել Solar Breeder-ը իրականություն դարձնելու համար անհրաժեշտ տեխնոլոգիաները:

Ճապոնական ծրագիրը ընդհանուր առմամբ. Տեղական էներգիան և նյութերը ոչ միայն հնարավորություն կտան ավելի ու ավելի շատ արևային մարտկոցներ արտադրել, այլև աղազրկել ջուրը, որն անհրաժեշտ է անապատից տարածքը վերադարձնելու համար (նկարազարդումը` diginfo.tv):

Առաջին հերթին խոսքը գնում է ավազից սիլիցիումի արդյունահանման մասին և արտադրանքի բավականաչափ բարձր մաքրությամբ, որպեսզի այն օգտագործվի արևային մարտկոցներ ստեղծելու համար: Նման տեխնոլոգիա դեռ չկա։ Սակայն ծրագրի հեղինակները հույս ունեն կառուցել ավազի վերամշակման փորձնական գործարան, որը կարող է տարեկան մեկ տոննա մաքուր սիլիցիում արտադրել:

Բացի այդ, 2011 թվականին գիտնականները մտադիր են Սահարայում կառուցել մեկ «սեփական» արևային կայանք՝ ընդամենը 100 կիլովատ հզորությամբ: Այն կխաղա հիմնաքարի և փորձադաշտի դերը։ Փորձագետները մտադիր են պարզել, թե ինչպես կանդրադառնա այս մարտկոցի վրա ծանր պայմաններում աշխատելը, ինչպես կազդեն ավազի փոթորիկները։

Գերհաղորդիչ մալուխների դեպքում ամեն ինչ նույնպես պարզ չէ։ Անհրաժեշտ տեխնոլոգիան, ընդ որում՝ արդյունաբերական, արդեն կա։ Բայց մենք պետք է հասկանանք, թե ինչպես լավագույնս անապատում նման մալուխներ անցկացնել, և նույնիսկ նման հսկայական հեռավորությունների վրա, թե որքան կարժենա հովացման սարքավորումները աշխատեցնելը...

Ընդհանրապես սա ընդամենը հետազոտական ծրագիր է։ Դեռևս ոչ ոք չի կարող ասել, թե երբևէ կսկսվի՞ արդյոք Սահարայի էլեկտրակայանների «ինքնավերարտադրությունը»։ Բայց եթե պլանը գործի, ապա 2050 թվականին այդ առաջին 100 կիլովատ հզորությամբ մարտկոցը «կբազմապատկվի» մինչև 100 գիգավատ հզորությամբ դաշտեր: Սա զգալի քանակ է՝ ամբողջ աշխարհում էլեկտրակայանների դրված հզորության մոտ 3%-ը։ Իսկ թե ինչ կլինի հետո, կարելի է միայն պատկերացնել։

Աշխարհի ամենամեծ արևային էլեկտրակայանը, որը հիմնված է ֆոտոգալվանային վահանակների վրա, այս պահին Գերմանիայի Ֆինստերվալդե արևային պարկն է: Այս արևային պարկի առաջին փուլը կառուցվել է 2009 թվականին, իսկ երկրորդը և երրորդը՝ 2010 թվականին։ «Այգու» գագաթնակետային հզորությունը 80,7 մեգավատ է (լուսանկարը՝ greenunivers.com-ից):

Մարդկության վրա ազդեցության աստիճանի առումով Կոինուման «Սահարայի սերմանումը» արևային մարտկոցներով համեմատում է Լուսնի վրա տիեզերագնացների վայրէջքի հետ, ինչի պատճառով նա իր նախագծին տվել է այլ անվանում՝ Super Apollo: Առաջին բառը ոչ միայն գերադասական նշանակում է, այլ նաև ակնարկ գերհաղորդիչների օգտագործման մասին, իսկ երկրորդը հղում է ամերիկյան հայտնի տիեզերական ծրագրին և Արևի Աստծո անվանը:

Իհարկե, Hideomi-ի գաղափարում դեռ շատ դատարկ կետեր կան: Ցիկլի տնտեսագիտությունը դեռ պետք է մանրամասն գնահատվի: Եվ ահա Ծագող արևի երկրի արհեստավորներն ունեն մեկին, ում հետևում են։ Նմանատիպ գաղափար է փայփայում կազմակերպությունը

Ճապոնացի գիտնականները բավականին անսովոր ծրագիր են առաջարկել համաշխարհային էներգետիկ ճգնաժամը հաղթահարելու համար՝ միաժամանակ պահպանելով մոլորակի էկոլոգիան։ Գաղափարն ինքնին փայլուն պարզ է՝ էներգիան արտադրում են արևային էլեկտրակայանները, որը ծախսվում է այլ արևային էլեկտրակայանների արտադրության վրա, որն իր հերթին կյանք կտա նոր էլեկտրակայաններին։ Եթե այս եզակի ծավալուն գործընթացին ազատություն տրվի, այն կարող է կարճ ժամանակում արտադրել հսկայական էներգետիկ համալիր, որը արևային էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի:
Արեգակի հսկայական էներգիան օգտագործող էլեկտրակայանները երկար ժամանակ գործում են անապատային տարածքներում, ինչպիսին է Նևադայի անապատը։

Այնուամենայնիվ, լայնածավալ էներգետիկ համալիրի ստեղծումը, որը կընդգրկի Սահարա անապատի մեծ մասը, բավականին հավակնոտ ծրագիր է, որը սահմանակից է մոլախաղին: Բայց խաղն արժե մոմը, քանի որ արևային մարտկոցների նման դաշտերը ապագայում կարող են տպավորիչ քանակությամբ էլեկտրական էներգիա արտադրել: Սակայն հարցը բաց է մնում՝ տնտեսական տեսակետից որքանո՞վ արդարացված կլինի նման էներգետիկ համալիրի կառուցումը։ Եզակի «Արևային էներգիայի նախագիծը Սահարա անապատում» փորձում է դրան յուրովի պատասխանել։
Նախագծի սկզբունքը հետևյալն է. Նախնական արևային մարտկոցների արտադրած էներգիան կօգտագործվի նոր մարտկոցներ արտադրելու համար, ինչը հնարավորություն կտա հետագա էքսպոնենցիալ ընդլայնմանը:
Հատկանշական է, որ արևային մարտկոցների արտադրությունը հեշտությամբ կարելի է հաստատել տեղում, քանի որ ավազը հիանալի հումք է և սիլիցիումի հարուստ աղբյուր։

Ավազից արդյունահանվում է սիլիցիում և օգտագործվում նոր մարտկոցներ պատրաստելու համար, որոնք կարտադրվեն այստեղ։ Այն բանից հետո, երբ մարտկոցի դաշտը հասնում է նշված էներգիայի մատակարարման ցուցիչներին, փոքր հեռավորությունից սկսվում է նմանատիպ նպատակներով երկրորդ կայանի կառուցումը: Շինարարության և արտադրության համար պահանջվող հսկայական էներգիան կտրամադրվի արդեն գործող արևային մարտկոցներով:
Երբ երկրորդ կայանը արտադրի այնքան արևային մարտկոցներ, որպեսզի բավարարի էներգիայի մատակարարման տվյալ մակարդակը, հնարավոր կլինի նոր կայանների կառուցումը:
Ահա թե ինչպես արեգակնային էներգիայի փոխակերպման վրա հիմնված էլեկտրակայանները կկարողանան արդյունավետորեն բազմապատկվել էքսպոնենցիալ: Ժամանակի ընթացքում էլեկտրաէներգիայի արտադրությամբ զբաղվող գործարանները, որոնք արտադրում են ֆոտոգալվանային բջիջներ, կսպառեն ընդհանուր էներգիայի մի փոքր մասը:
Արեգակնային դաշտերից ստացվող էներգիան նախատեսվում է տեղափոխել խոշոր սպառողներին հարեւան Եվրոպա մայրցամաքում, իսկ ապագայում՝ հետագա։ Ճապոնացի գիտնականների կատարած հաշվարկներից հետևում է, որ այս դեպքում անհնար է անել առանց բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչ նյութերից պատրաստված էլեկտրական մալուխների։ Փոխադրման ընթացքում էներգիայի կորուստները նվազեցնելու համար դրանք պետք է սառեցվեն հեղուկ ազոտի միջոցով, և նման գծերը կտեղակայվեն գետնի տակ՝ ջերմաստիճանի փոփոխությունները նվազեցնելու համար:

Այս նախագծի մեկ այլ ակնհայտ դրական առանձնահատկությունն այն է, որ արևային մարտկոցների արտադրությունը նպաստում է ջրի աղազերծմանը, որն իր հերթին հիմնական պայմանն է անապատից հողը հետ բերելու և այն փարթամ օազիսների վերածելու համար:
Պրոֆեսոր Հիդեոմի Կոինուման, ով այս նախագծի ղեկավարն է, առաջին անգամ ներկայացրել է իր ծրագիրը դեռ 2009 թվականին։ Այն ժամանակ դա պարզապես երազանք էր, բայց հիմա դրա իրականացմանն ուղղված առաջին, թեկուզ համեստ, բայց շատ կարևոր քայլերն են արվել։ Դա հնարավոր դարձավ Ճապոնիայի միջազգային համագործակցության և գիտության և տեխնոլոգիաների գործակալությունների մասնակցության և աջակցության շնորհիվ: Նրանց հովանու ներքո է, որ ճապոնական վեց ինստիտուտների և համալսարանների, ինչպես նաև Ալժիրում գտնվող Օրանի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի մասնագետները մտադիր են միավորվել՝ իրենց բոլոր ջանքերը գործադրելու այս հավակնոտ նախագիծը կյանքի կոչելու համար:
Աֆրիկյան արևային էներգիայի հետազոտության փոխակերպում (SSERC) նախագիծն ընտրվել է JST-ի կողմից ապագա առաջխաղացման համար: Ծրագրի գնահատված տևողությունը մոտ հինգ տարի է, և դրա հիմնական նպատակն է մշակել և փորձարկել նորագույն տեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են հնարավոր դարձնել Սահարայում արևային դաշտերի կառուցումը։
Առաջին հերթին անհրաժեշտ է ապահովել սիլիցիումի արդյունավետ և ֆինանսապես շահավետ արդյունահանում անապատի ավազներից, ինչը որոշակի դժվարություններ է առաջացնում արևային մարտկոցների արտադրության համար արտադրանքի մաքրության պահանջների ավելացման պատճառով: Ներկայումս նման տեխնոլոգիա գոյություն չունի, ուստի նախագծի հեղինակներն ակտիվորեն աշխատում են անապատի ավազի մշակման փորձնական գործարան ստեղծելու վրա, որն ի վիճակի կլինի տարեկան մեկ տոննա մաքուր սիլիցիում արտադրել։
Ի թիվս այլ բաների, գիտնականների հավակնոտ ծրագրերը ներառում են Սահարայում մեկ արևային կայանքի ստեղծումը, որի հզորությունը կազմում էր 100 կՎտ, որքան հնարավոր է շուտ։ Այն կխաղա առաջին քարի դերը ապագա մեծածավալ նախագծի հիմքում և թույլ կտա գիտնականներին պարզել, թե ինչ դժվարությունների կհանդիպեն արևային մարտկոցները անապատի դաժան պայմաններում աշխատելիս։ Բացի այդ, չկա կոնսենսուս այն մասին, թե ինչպես ուժեղ ավազային փոթորիկները կազդեն նման կայանքների աշխատանքի վրա:
Գերհաղորդիչ մալուխային գծերի դեպքում ամեն ինչ նույնպես այնքան էլ պարզ չէ, չնայած այն հանգամանքին, որ անհրաժեշտ տեխնոլոգիան արդեն գոյություն ունի, և արդյունաբերական առումով: Անհրաժեշտ է իրականացնել հետազոտություններ և զգույշ հաշվարկներ, որոնք ցույց կտան, թե ինչպես կարելի է ամենաարդյունավետ տեղադրել այդպիսի մալուխները անապատում և որքանով արդարացված կլինեն դրանց հովացման տնտեսական ծախսերը:
Վերոնշյալից պարզ է դառնում, որ մենք կանգնած ենք մեկ այլ հետազոտական նախագծի հետ, և երաշխիքներ չկան, որ այն կճանաչվի հաջողված, և որ արևային դաշտերը կլցնեն աֆրիկյան անապատի անծայրածիր տարածքները: Այնուամենայնիվ, եթե գիտնականների բախտը բերի, ապա 2050 թվականին բազմապատկված դաշտերի ընդհանուր արտադրողականությունը կկազմի մոտ 100 գիգավատ, ինչը կազմում է երկրագնդի բոլոր էլեկտրակայանների արտադրած էներգիայի 3%-ը։ Ավելին, այս ցուցանիշը անընդհատ աճելու է։
Այսօր Գերմանիայում է գտնվում ֆոտոգալվանային վահանակներից պատրաստված ամենամեծ արևային էլեկտրակայանը, որը կոչվում է Finsterwalde Solar Park, որի շինարարությունը սկսվել է դեռ երկու հազար ինը տարի։ Այս էներգետիկ համալիրի գագաթնակետային հզորությունը կազմել է 80,7 մեգավատ։
Գնահատելով ողջ մարդկության վրա ազդեցության հավանական չափը՝ Կոինուման համեմատում է շաքարի մեջ արևային վահանակների դաշտերի ստեղծումը Լուսնի վրա տիեզերագնացների վայրէջքի հետ: Այդ իսկ պատճառով գաղափարի հեղինակը նախագծին տվել է երկրորդ անունը, որը հնչում է ոչ պակաս, քան Super Appolo։ Հատկանշական է, որ առաջին բառը պարունակում է ոչ միայն գերադասական նշանակում, այլ նաև ակնարկ բարձր տեխնոլոգիական գերհաղորդիչ նյութերի օգտագործման մասին, իսկ երկրորդ բառը անթափանց կերպով ակնարկում է նախագծի կապը ամերիկյան հայտնի տիեզերական ծրագրի հետ, որը կոչվում է. հունական արևի աստվածը:
Իհարկե, ճապոնացի տաղանդավոր գիտնականի գաղափարի մեջ դեռ շատ բացեր կան։ Արեգակնային էներգիա օգտագործող էլեկտրակայանների վերարտադրության տնտեսական օգուտները դեռ պետք է մանրամասն գնահատվեն մասնագետների կողմից: Այս հարցում «Ծագող արևի երկրի» մասնագետները ինչ-որ մեկին հետևելու ունեն։
Գերմանական ընկերությունների մի ամբողջ կոնգլոմերատ, ինչպես նաև Desertec Foundation-ը նման ծրագիր ունի, որը նախատեսում է մինչև 2025 թվականը Շաքարի անապատում կառուցել մոտ 100 գիգավատ ընդհանուր հզորությամբ էներգետիկ համալիր։
Գերմանացի գիտնականների ծրագիրը շատ ավելի գետնին է և չի ներառում արևային մարտկոցների արտադրության գործարանների բազմացումը, ինչպես հենց արևային մարտկոցները: Փոխարենը նախատեսվում է օգտագործել ջերմային կայանքները կենտրոնացված հայելիներով։ Հատկանշական է, որ նախատեսվում է օգտագործել դասական էլեկտրահաղորդման գծեր։
Չնայած զգալի պարզեցմանը, Desertec Foundation նախագիծը փորձագետների կողմից գնահատվում է հարյուր միլիարդ եվրո:

Ժամանակը ցույց կտա, թե արդյոք խորաթափանց և հնարամիտ ճապոնացիներն ու ալժիրցիները կկարողանան օպտիմալացնել էլեկտրակայանների արտադրությունն ու ընդլայնումն այնպես, որ էականորեն նվազեցնեն ծախսերը։
SSERC նախագիծը, առանց որևէ չափազանցության, մեծ նշանակություն ունի աֆրիկյան երկրի համար։ Կոինուման հակված է կարծելու, որ Ալժիրում էներգետիկ համալիրների ստեղծումը կատալիզատոր կդառնա երկրի արդյունաբերության և գիտության զարգացման գործում։ Խոստումնալից նախագծի շրջանակներում ճապոնացիները պատրաստում են տաղանդավոր աֆրիկացիների, ովքեր կարող են կարևոր դեր խաղալ այս լայնածավալ կյանքի նախագծի իրականացման գործում։ Դե, եկեք նրանց հաջողություն մաղթենք:

Լուսանկարը՝ wikipedia

Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրները էներգիայի հոսքերի վրա հիմնված աղբյուրներ են, որոնք մշտապես գոյություն ունեն կամ պարբերաբար տեղի են ունենում շրջակա միջավայրում: Վերականգնվող էներգիան մարդու կանխամտածված գործունեության արդյունք չէ, և դա նրա տարբերակիչ առանձնահատկությունն է:

Արեգակնային ճառագայթման էներգիայի աղբյուրը Արեգակի ջերմամիջուկային ռեակցիան է։ Արեգակնային էներգիան արտանետվում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսքով։
Նրա էներգիան օգտագործելու համար անհրաժեշտ է լուծել այնպիսի հարցեր, ինչպիսիք են՝ գրավել դրա ամենամեծ հոսքը, պահպանել ու փոխանցել դրանից ստացվող ջերմությունն ու էլեկտրականությունն առանց կորստի։

Ռեսուրսներարևային էներգիան գործնականում անսահմանափակ է։ Այսպիսով, որոշ հաշվարկների համաձայն, էներգիայի քանակությունը, որը մեկ րոպեի ընթացքում հասել է Երկրի մակերեսին, ավելի մեծ է, քան տարվա ընթացքում մնացած բոլոր աղբյուրներից հասանելի էներգիան:

Օգտագործելով արևային էներգիան՝ արևային համակարգը թույլ է տալիս խնայել տարեկան պահանջվող ավանդական վառելիքի մինչև 75%-ը։

Արևային էներգիայի օգտագործման առավելություններն են շրջակա միջավայրի բարեկեցությունը (CO2 արտանետումների բացակայություն) և հումքի անսպառությունը, մի կողմից, և երկար «պահպանման ժամկետը»: Արևային մարտկոցը չունի շարժվող կամ քսվող մասեր և կարող է աշխատել առանց աշխատանքային տարրերի փոխարինման՝ առանց արդյունավետությունը կորցնելու 20-25 տարի:

ԹերություններըԱրեգակնային էներգիայի օգտագործումը պայմանավորված է արեգակնային ակտիվության բնական տատանումներով՝ ամբողջ տարվա ընթացքում ցերեկային ժամերի տևողության փոփոխություններով:
Էլեկտրակայանների բացասական ազդեցությունները.

մեծ տարածքների օգտագործումը, որը կապված է հողերի հնարավոր դեգրադացիայի և միկրոկլիմայի փոփոխության հետ այն տարածքում, որտեղ գտնվում է կայանը։
«Քլորիդ» տեխնոլոգիաների օգտագործումը «արևային» սիլիցիում ստանալու համար։ Այնուամենայնիվ, աշխարհում և Ռուսաստանում քլորից ազատ էկոլոգիապես մաքուր տեխնոլոգիաները գտնվում են փորձնական արդյունաբերական արտադրության փուլում։ Դրանց լայնածավալ իրականացումը, անշուշտ, կապահովի ֆոտովոլտային կայանների և կայանքների էկոլոգիական բարեկեցությունը:

Արեգակնային էներգիայի զարգացման ուղղությունները

Ներկայումս արևային էներգիայի զարգացումը (հունարեն Հելիոս - արև)համակարգերն իրականացվում են երկու ուղղությամբ.

Էներգախնայողության կոնցենտրատորների ստեղծում;
Արևային մարտկոցների բարելավում.

Առաջին ուղղության վրա աշխատանքը ներառում է էներգիայի կենտրոնացման սկզբունքով գործող համակարգերի ստեղծում։ Այս դեպքում արևային էներգիան կենտրոնացվում է ոսպնյակի միջոցով համեմատաբար փոքր տարածքի ֆոտովոլտային տարրի վրա:

Օրինակ, ֆոտոգալվանային համակարգերը Fresnel ոսպնյակով, որը մշակվել է ճապոնական Sharp ընկերության կողմից: Կամ սիլիկոնային համալիր կիսահաղորդիչներ (Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական համալսարան - Կալտեխ), որոնք մշակվել են ծովային օրգանիզմների կողմից արևի լույսի կենտրոնացման սկզբունքով, մասնավորապես՝ «Վեներայի ծաղկի զամբյուղ» ծովային սպունգով։

ՍկզբունքԱրևային մարտկոցի (էներգիայի գեներատորի) շահագործումը արևից եկող էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ուղղակի փոխակերպումն է էլեկտրականության կամ ջերմության։ Այս գործընթացը կոչվում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ (PV): Սա առաջացնում է ուղղակի հոսանք:

Ներկայումս կան արևային մարտկոցների հետևյալ տեսակները.:

1. Ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչներ (PVC): Սրանք կիսահաղորդչային սարքեր են, որոնք ուղղակիորեն արեգակնային էներգիան վերածում են էլեկտրականության: Փոխկապակցված որոշակի քանակությամբ արևային մարտկոցներ կոչվում են արևային մարտկոց:

2. Արևային էլեկտրակայաններ (ԳԷՍ): Սրանք արևային կայանքներ են, որոնք օգտագործում են բարձր կենտրոնացված արևային ճառագայթում որպես էներգիա ջերմային և այլ մեքենաներ (գոլորշու, գազային տուրբին, ջերմաէլեկտրական և այլն) վարելու համար:

3.Արևային կոլեկտորներ (ԱԿ): Սրանք ցածր ջերմաստիճանի ջեռուցման միավորներ են, որոնք օգտագործվում են բնակելի և արդյունաբերական օբյեկտների ինքնավար տաք ջրամատակարարման համար:

Արևային ֆոտովոլտային կայանքները կարող են լինել հետևյալ հիմնական տեսակներից.
Ինքնավար, աշխատում է առանց ցանցային կապի, այսինքն. Արևային մոդուլները էլեկտրաէներգիա են արտադրում լուսավորության, հեռուստացույցի, ռադիոյի, պոմպի, սառնարանի կամ ձեռքի գործիքների սնուցման համար: Մարտկոցները օգտագործվում են էներգիա պահելու համար:

Միացված է ցանցին - այս դեպքում օբյեկտը միացված է կենտրոնացված էլեկտրամատակարարման ցանցին: Էլեկտրաէներգիայի ավելցուկը համաձայնեցված սակագնով վաճառվում է բաշխիչ ցանցերի սեփականատեր ընկերությանը:

Պահուստային համակարգեր, որոնցում ֆոտոգալվանային համակարգերը միացված են անորակ ցանցերին: Իսկ ցանցի անջատման կամ ցանցի լարման անբավարար որակի դեպքում բեռը մասամբ կամ ամբողջությամբ ծածկվում է արեգակնային համակարգով։
Հիմնական բարդ խնդիրը, որը կանխում է մարտկոցների հաջող համընդհանուր ներդրումը արտադրության մեջ, դրանց ցածր արդյունավետությունն է: Այսինքն՝ ինքնարժեքի, չափի և արտադրանքի արդյունավետության (արդյունավետության) անարդյունավետ համադրություն։ Առկա արևային մարտկոցները (ֆոտոցելեր) աշխատում են 30-35% առավելագույն արդյունավետությամբ։ Ակտիվ որոնողական աշխատանքներ են տարվում արևային ֆոտովոլտային կայանքների հզորությունը կրկնապատկելու համար։ Թեև արևային էներգիայի արժեքը մնում է չափազանց բարձր արդյունաբերության համար. մեկ կիլովատ/ժ արևային էներգիան արժե 20-25 ցենտ, մինչդեռ ածուխով աշխատող ջերմաէլեկտրակայանների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի գինը 4-6 ցենտ է, իսկ բնական գազից՝ 5 ցենտ։ -7 ցենտ, կենսաբանական վառելիքի վրա՝ 6-9 ցենտ։

Զարգացման միտումները
Այսօր արեւային մարտկոցներ արտադրող ամենահայտնի ընկերություններն են Siemens, Sharp, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell եւ այլն։

Համաձայն «In the World of Science» ամսագրի (թիվ 1-2007), «վերջին 10 տարիների ընթացքում ֆոտոգալվանային էներգիայի տարեկան արտադրությունն աճել է 25%-ով, իսկ միայն 2005 թվականին՝ 45%-ով։ Ճապոնիայում բացարձակ մեծությամբ հասել է 833 ՄՎտ, Գերմանիայում՝ 353 ՄՎտ, ԱՄՆ-ում՝ 153 ՄՎտ»։

Ըստ Solarhome.Ru-ի՝ աշխարհում ներկայումս տեղադրված արևային կոլեկտորների ընդհանուր տարածքն արդեն գերազանցում է 50 միլիոն մ2-ը, ինչը համարժեք է հանածո վառելիքի արտադրության փոխարինմանը տարեկան մոտավորապես 5-7 միլիոն տոննա համարժեք վառելիքի չափով:

Մատչելի գներով հուսալի, էկոլոգիապես մաքուր էներգիայի վրա հույս դնելու անհրաժեշտությունը հրահրում է ակտիվ որոնումներ և նոր տեխնոլոգիաների զարգացում:

Վերջին տասնամյակում արևային մարտկոցները դարձել են ավելի մատչելի՝ շնորհիվ դրանց արտադրության տեխնոլոգիայի բարելավման: Այսպես, Ճապոնիայում նման սարքավորումները տարեկան էժանանում են 8%-ով, Կալիֆորնիայում՝ 5%-ով...

Ռուսաստանում արևային համակարգերի զարգացման և օգտագործման հեռանկարները
Ռուսաստանի հարավային շրջանները և մայրցամաքային և կտրուկ մայրցամաքային կլիմայով շրջանները առավել բարենպաստ են արևային կոլեկտորների օգտագործման համար՝ որպես ձմռանը ջեռուցման հիմնական աղբյուր:

Կենտրոնական Ռուսաստանի պայմաններում արևային համակարգերը զգալի խնայողություններ կապահովեն վառելիքի դասական տեսակների օգտագործման մեջ՝ զգալիորեն լրացնելով էներգիայի սպառման հաշվեկշիռը (Կալինինգրադում արևային ջրատաքացուցիչների ներդրման փորձ):
Ներկայումս Ռուսաստանում արևային համակարգերի զանգվածային արտադրություն և ներդրում չկա:

Թեև ջերմամատակարարման զարգացման վերջին միտումը, որն ուղղված է ջերմամատակարարման մեծ աղբյուրների ապակենտրոնացմանը՝ տեղական էներգախնայողության տեխնոլոգիաների կիրառմանը, կարող է խթան հանդիսանալ էներգիայի վերականգնվող աղբյուրների, այդ թվում՝ արևային էներգիայի զարգացման համար:
Այսօր Ռուսաստանում արևային կայանքները արտադրվում են Ռյազանի մետաղակերամիկական սարքերի գործարանի կողմից. Կովրովի գործարան; «Հարավային ռուսական էներգետիկ ընկերություն» ՓԲԸ; ԲԲԸ «Մրցակից» Ժուկովսկի, Մոսկվայի մարզ. Կոլեկտորների առանձին խմբաքանակներ արտադրում է NPO Mashinostroeniya-ն Մոսկվայի մարզի Ռեուտով քաղաքում: և այլն։

Պատրաստեց Օլգա Պլեխանովան

1914 թվականին ամերիկացի գյուտարար Ֆրենկ Շումանը Scientific American-ին տված հարցազրույցում հայտարարեց, որ եթե մարդկությունը չտիրապետի Արեգակի էներգիային, այն կվերադառնա բարբարոսության։ Բառացիորեն մեկ տարի անց, Շումանի կողմից Կահիրեի մերձակայքում գտնվող բամբակի պլանտացիաներում կառուցված պարաբոլիկ հայելային կոնցենտրատորներով և գոլորշու պոմպերով աշխարհում առաջին ոռոգման կայանքը բարբարոսաբար կտրվեց մետաղի ջարդոնի մեջ՝ հալվելու համար ատրճանակի տակառների մեջ:

SkyFuel-ի գլխավոր տեխնոլոգ Ռենդի Ջին պնդում է, որ հայելային թաղանթի օգտագործումը, որը չի կորցնում իր օպտիկական բնութագրերը ավելի քան 30 տարի, կնվազեցնի արդյունաբերական արևային էլեկտրաէներգիայի 1 կՎտ/ժ գինը մինչև 4-5 ցենտ։

Շատ այլ հանճարների պես, Շումանն իր ժամանակից առաջ էր: Հյուսիսային Սահարայում 52,000 կմ² ընդհանուր մակերեսով 2,7 տերավատ հզորությամբ (տերավատը միլիոն մեգավատտ է) արևային համակենտրոնացման համալիր կառուցելու նախագիծը, որը նա առաջարկել էր Մեծ Բրիտանիայի գլխավոր հյուպատոս Լորդ Քիչեներին, ծաղրել էր. Եվրոպայի ողջ գիտական վերնախավը։ Նույնիսկ Շումանի լավ ընկերը՝ հայտնի ֆիզիկոս սըր Չարլզ Վերնոն Բոյսը, ով արեգակնային ճառագայթումը կենտրոնացնելու համար գծային պարաբոլիկ հայելիների կիրառման գաղափարի հեղինակն է, նախագիծը հայտարարեց ուտոպիա: Միակ մարդը, ով լուրջ էր վերաբերվում ամերիկացուն, գերմանացի կայզեր Վիլհելմ II-ն էր, ով չափազանց շահագրգռված էր Աֆրիկայի առանցքային տարածքներում գերմանական ազդեցության ամրապնդմամբ:

1914 թվականի սկզբին Siemens & Halske AG-ի միջոցով Վիլհելմ II-ը 200000 մարկ հատկացրեց Շումանին Սահարայում տեղագրական հետազոտությունների և ցածր ճնշման շոգետուրբիններով նոր պարաբոլիկ կայանների ստեղծման համար։ Բայց Առաջին համաշխարհային պատերազմն այս փողը փոշի դարձրեց։ Ծաղկուն Sun Power ընկերությունը սնանկացավ, և արևային էներգիայի ռահվիրան ինքը ստիպված եղավ վերադառնալ ԱՄՆ, որտեղ նա մահացավ 1918 թ. Պատերազմից հետո ոչ ոք չհիշեց Շումանի գաղափարները, քանի որ ցուրտ Եվրոպայում շատ ավելի քիչ արև կար, քան ածուխն ու երկաթը, իսկ Ամերիկան արդեն լողում էր Թեքսասի թեթև նավթի մեջ:

Ցանցում գեներացիայի հիմնական ծավալը կտրամադրվի 36 կենտրոնացված արևային էներգիայի համալիրների (CSP) 14500 կմ 2 ընդհանուր մակերեսով, որոնք տեղակայված են Սահարայում, Լիբիայում, Նուբիական և Արաբական անապատներում: Միաժամանակ, էներգիայի մոտ 50%-ը, ինչպես նաև աղազերծման կայաններից ստացված բոլոր ապրանքները կմնան տեղական շուկայում։ Աֆրիկյան «ջեռոցում» թխված «էլեկտրական կարկանդակի» մնացորդները ստորջրյա բարձր լարման ուղղակի հոսանքի (HVDC) գծերի միջոցով կարտահանվեն Եվրոպա մեկ կՎտժ-ի համար 5-7 եվրոցենտ գնով և կկազմեն առնվազն 15%-ը։ պահանջարկ.

Մինչև 1990-ականների սկիզբը արևային էներգիայի մասնաբաժինը հետազոտական նախագծերի ընդհանուր զանգվածում չնչին էր։ Եվ նույնիսկ երբ սառույցը կոտրվեց, առաջնահերթ ֆինանսավորումը հոսեց դեպի բարձր տեխնոլոգիական ֆոտոգալվանային ոլորտ, և արևային ջերմային էներգիայի տեխնոլոգիաների վրա աշխատող գիտնականները երկար ժամանակ շարունակեցին գոյատևել պատահական դրամաշնորհներով: «Երբ ես մուտք գործեցի արևային էներգիայի աշխարհ 1987 թվականին, ինձ ապշեցրեց այնտեղ տիրող հուսահատությունը: Լուրջ գիտական աշխատանքի փոխարեն մարդիկ փող էին փնտրում, հիշում է հայտնի գերմանացի ֆիզիկոս և իսկական արևապաշտ Գերհարդ Քնիսը, ով ավելի քան քառորդ դար նվիրեց Շումանի գաղափարների իրականացմանը: «Էժան նավթի ֆոնին այս թեման կառավարությանը անհետաքրքիր թվաց, և վենչուրային ներդրողների դեմքերը դատարկ արտահայտություն ստացան հենց որ լսեցին «պարզունակ» պարաբոլիկ հայելիների, Ֆրենելի ոսպնյակների կամ Stirling շարժիչներով արևային աշտարակների մասին»։

Արևապաշտներ

Մինչեւ 2006 թվականը Կնիսը գործել է գրեթե միայնակ։ Բայց խաղն արժեր մոմը. նրա հաշվարկներով՝ մոլորակի անբնակելի անապատների տարածքի միայն 0,003%-ն է (կամ Սահարայի 1%-ը) ի վիճակի էժան էլեկտրաէներգիա ապահովել ողջ քաղաքակրթությանը: Եվ դա չի պահանջում որևէ էկզոտիկ տեխնոլոգիա. արևային ճառագայթման կենտրոնացման բոլոր տեսակի համակարգերը, որոնք հայտնի են ինժեներներին ավելի քան հարյուր տարի, հեշտությամբ կարող են հաղթահարել խնդիրը: Արևը կկարողանա աշխատանքով ապահովել հարյուր հազարավոր հյուսիսաֆրիկացիների և, որքան էլ պարադոքսալ հնչի, վերջապես կլուծի Մութ մայրցամաքի խմելու ջրի պակասի խնդիրը։

Փաստն այն է, որ արևային պլանտացիան սովորական ածուխի կամ գազի ջերմաէլեկտրակայանից տարբերվում է միայն գերտաքացած գոլորշու արտադրության ջերմության աղբյուրով: Միջին հաշվով, պարաբոլիկ խտացուցիչներով կայանքներում 1 ՄՎտ հզորության դիմաց դեմինալացված ջրի սպառումը տարեկան կազմում է 17000 տոննա, որից շուրջ 340 տոննան ծախսվում է ռեֆլեկտիվ մակերեսների մաքրման վրա։ Տեխնոլոգիական գործընթացն ապահովելու համար Աֆրիկայի հյուսիսային ափին պետք է կառուցվի աղազերծման կայանների և պոմպակայանների ընդարձակ ցանց, որը մաքուր ջուր կապահովի տասնյակ միլիոնավոր մարդկանց։ Իհարկե, աշխատելու են նաեւ արեւային էներգիայի վրա։

Ոսկե ցանց

Սահարայի ֆոտոնային անձրեւը էլեկտրականության վերածելը գործի միայն կեսն է: Հիմնական բանը նվազագույն կորուստներով այն մատակարարել աղբյուրից մի քանի հազար կիլոմետր հեռավորության վրա գտնվող վարդակից: Փոփոխական հոսանքը հարմար չէ միջմայրցամաքային ցանցերի համար՝ հաղորդման մեծ հեռավորությունների վրա մեծ կորուստների պատճառով: Յուրաքանչյուր հարյուր մղոն ստորջրյա 750 կիլովոլտ մալուխի համար AC էներգիայի մինչև 60%-ը կորչում է և «վերակայվում է զրոյի»: Միևնույն ժամանակ, HVDC (բարձր լարման ուղղակի հոսանք) սուզանավային մալուխը հավասար խաչմերուկով կորցնում է էներգիայի միայն 0,3-0,4%-ը նույն երթուղու երկայնքով:
Բարձրավոլտ HVDC ցանցեր ձևավորելու համար կօգտագործվի 1600 մմ 2 խաչմերուկով պղնձե մալուխ՝ ամրացված մեկուսացմամբ, զանգվածի մեջ ներծծված ոչ ջրահեռացնող բաղադրությամբ (Mass Impregnated Non Draining, տիպ MIND) ոչ draining մածուցիկ կազմը. Այս տեսակի MIND մալուխի գծային մետրը, իր ծանր կապարե էկրանի և կրկնակի զրահապատ պողպատե բաճկոնի շնորհիվ, կշռում է մինչև 40 կգ և արժե 1100 դոլար: Այն զանգվածային չէ. յուրաքանչյուր կոնկրետ նախագծի համար MIND մալուխային տարրերի օպտիմալ կոնֆիգուրացիան մշակվել է Nexans-ի և Prysmian-ի գործարաններում:
Desertec-ի գլուխկոտրուկի կտորները միասին հավաքելու համար կպահանջվի 35 տարվա քրտնաջան աշխատանք և 210 միլիարդ եվրո բյուջե: Մինչև 2050 թվականը Եվրոպայում անհրաժեշտ է արդիականացնել 5340 կմ երկարությամբ 34 միջհամակարգային բարձրավոլտ HVDC հաղորդման գծեր մինչև 600 - 800 կՎ և կառուցել 5125 կմ նոր գծեր, իսկ մինչև 2020 թվականը՝ 6 HVDC հիմնական գծեր՝ երկարությամբ: Միջերկրական ծովի հատակով պետք է անցկացվի 6000 կմ և 20 ԳՎտ հզորություն։

Սկզբում գիտական հանրությունը ծիծաղում էր Գերհարդ Քնիսի վրա, հետո սկսեցին քննադատել, հետո ձևացրին, թե խնդիրը գոյություն չունի, և միայն 20 տարի անց հարյուր տարի առաջվա գաղափարը դարձավ որպես իրեն տրված մի բան: 2009 թվականին քաղաքական գործիչների, Գերմանիայի օդատիեզերական կենտրոնի (DLR) գործընկերների և Հռոմի ակումբի մի խումբ գիտնականների աջակցությամբ Քնիսին հաջողվեց ստեղծել Desertec Industrial Initiative կոնսորցիումը, որը ներառում էր 15 երկրների 59 կորպորացիաներ, այդ թվում՝ հսկաներ ABB: , Deutsche Bank, Siemens.

Ամեն օր մոլորակի անապատները կլանում են 10000 անգամ ավելի շատ էներգիա, քան մեկ տարվա ընթացքում սպառում է Երկրի բնակչությունը։

Պլանի մասշտաբները զարմանալի են և առաջին հայացքից հիշեցնում են ԽՍՀՄ հետպատերազմյան մոլորված պլանները՝ Իրտիշի և Օբի հոսքի մի մասը Կենտրոնական Ասիա տեղափոխելու համար։ Դատեք ինքներդ. մինչև 2050 թվականը Desertec-ը ոչ միայն Սահարան կվերածի հսկա արևային էլեկտրակայանի, այլ նաև կմիացնի 20 ծովային հողմային պլանտացիա, 7 հիդրոէլեկտրակայան և 11 ջերմային կայան՝ օգտագործելով վերականգնվող հումք Իսլանդիայից մինչև Պարսից ծոց: ստորջրյա բարձրավոլտ էլեկտրահաղորդման գծերով։ Այս մեգանախագծի արժեքը կկազմի առնվազն 400 միլիարդ եվրո։

Ցանցում արտադրության հիմնական ծավալը կտրամադրվի 36 կենտրոնացված արևային էներգիայի համալիրների (CSP)՝ 14500 կմ² ընդհանուր մակերեսով, որոնք տեղակայված են Սահարայում, Լիբիայում, Նուբիական և Արաբական անապատներում։ Միաժամանակ, էներգիայի մոտ 50%-ը, ինչպես նաև աղազերծման կայաններից ստացված բոլոր ապրանքները կմնան տեղական շուկայում։ Աֆրիկյան «ջեռոցում» թխված «էլեկտրական թխվածքի» մնացորդները Եվրոպա կարտահանվեն ստորջրյա բարձրավոլտ ուղղակի հոսանքի (HVDC) գծերով։

Desertec-ի առաջարկած հարավային հատվածի կոնֆիգուրացիան կզբաղեցնի հարմար տարածքների միայն 0,14%-ը: Քանի որ էներգիայի սպառումը մեծանում է, Ցանցը կկարողանա մեծացնել հզորությունը՝ արդիականացնելով առկա CSP համալիրները և տեղադրելով հողմային տուրբիններ (Սահարան լի է «արդյունաբերական» նշանակության կայուն քամիներով տարածքներով):

Ծուռ հայելիների թագավորություն

Desertec-ի հյուսիսաֆրիկյան արևային էներգիայի տարածաշրջանի հիմնական տեխնոլոգիան կլինի արևային էներգիայի կենտրոնացումը: Ինչու՞ չուղղակի արտադրություն՝ օգտագործելով ֆոտոգալվանային վահանակներ: Դա պարզ է. արևային ջերմություն օգտագործող ջերմաէլեկտրակայանները կարող են օրական 24 ժամ էլեկտրաէներգիա արտադրել, մինչդեռ ակնհայտորեն ավելի թանկ վահանակները ամբողջովին կախված են եղանակից: Տեսականորեն ֆոտոգալվանային համալիրներում հնարավոր է փոքր քանակությամբ էներգիա պահել լիթիում-իոնային մարտկոցներում, սակայն 1 կՎտ/ժ-ի արժեքը լիովին «անուտելի» կլինի։

Desertec-ի փորձագետները համարում են պարաբոլիկ գծային կոնցենտրատորները, որոնք նման են Ֆրենկ Շումանի կողմից 100 տարի առաջ օգտագործվածներին, ամենաարդյունավետը բոլոր գոյություն ունեցող CSP համակարգերից: Այս հսկայական հայելիները մակերեսորեն նման են մխոցի հատվածին, թեև իրականում նրանց պրոֆիլը պարաբոլա է, քան շրջանի հատված: Desertec նախագծի համար տիպիկ արդյունաբերական կոնցենտրատորը հելիոստատով կառավարվող (դեպի Արեգակ կողմնորոշման սարքեր) հայելիների կասկադն է՝ 500,000-ից մինչև 2,5 մլն մ2 ընդհանուր բացվածքով (առավելագույն կանխատեսվող տարածքը, որի վրա մտնում է արևի ճառագայթումը)՝ տեղադրված շարքերով։ պողպատե հենասյուների վրա հյուսիսից հարավ ուղղությամբ: Անհատական պարաբոլիկ հայելու լայնությունը բացվածքում տատանվում է 6-ից 7,5 մ, իսկ ճառագայթման կոնցենտրացիայի աստիճանը՝ 1000:1։

Պարաբոլայի ֆոկուսային գծում կա կոլեկտորային խողովակ հեղուկ հովացուցիչ նյութով (թորած ջուր, յուղ կամ հալած աղ): Արտացոլված ճառագայթների ազդեցության տակ կոլեկտորը տաքանում է մինչև 350 - 700 °C, իսկ հովացուցիչը «լվանում է» ջերմային էներգիան իր պատերից մինչև ջերմաէլեկտրակայանի ջերմափոխանակիչ կամ ջերմային կուտակիչ (TA): Այս դեպքում կոլեկտորում ճնշումը ցատկում է մինչև 18 - 20 ատմ:

Իմ լույսը հայելի է

Արևի լույսը ջերմության վերածելու արդյունավետությունը հիմնականում կախված է պարաբոլիկ հայելիների որակից: Նյուրնբերգյան Flabeg ընկերության UltimateTrough ապրանքանիշի լավագույն հայելիները ավելի քան 94,4% արտացոլման գործակիցով ապահովում են կենտրոնացման ճշգրտությունը առնվազն 99,9%: Flabeg-ի տեխնիկական տնօրեն Օլաֆ Կնեբելի խոսքերով, 4-5 մմ հաստությամբ հալված ապակուց պողպատե հիմքի վրա հսկայական հայելիներ պատրաստելը և արծաթյա ամալգամ կիրառելը ոսկերչական ճշգրտության աշխատանք է: Անփութության արժեքը չափազանց բարձր է. 50 մեգավատ հզորությամբ CSP համալիրի շահագործման 25 տարվա ընթացքում ճառագայթների շեղումը իդեալական ֆոկուսային գծից ընդամենը 1 մմ-ով կհանգեցնի 11 միլիոն եվրոյի հնարավոր եկամուտների կորստի:
2011 թվականին Alcoa-ի ինժեներներն ու վերականգնվող էներգիայի ազգային լաբորատորիայի (NREL) գիտնականները սկսեցին փորձարկել պարաբոլիկ հայելիներ կոշտ ալյումինե կորպուսով և Alanod Solar-ի սեփական MicroSun նանոկոմպոզիտային հայելային ծածկույթով: MicroSun ծածկույթն ունի 95% գերազանց անդրադարձում և չափազանց դիմացկուն է քայքայումից: Ընդհանուր առմամբ, փխրուն և ծանր ապակյա հայելիների փոխարեն արևային պլանտացիան ալյումինե պարաբոլաներով հագեցնելը ներդրողներին կփրկի իրենց բյուջեի մինչև 25%-ը: Ամերիկյան SkyFuel ընկերությունն առաջարկում է էլ ավելի արմատական լուծում՝ ինքնակպչուն գլանափաթեթային պոլիմերային թաղանթ ReflecTechPlus՝ ճկուն արծաթե շերտով և ամբողջովին ալյումինե SkyTrough մոդուլային վահանակներով։ 2010 թվականին տեխնոլոգիան ինքնուրույն փորձարկվել է NREL-ի կողմից, որը հաստատել է դրա ջերմային արդյունավետությունը 75%՝ հովացուցիչ նյութի 350 °C ջերմաստիճանում:

Դասական ջերմափոխանակիչն ունի երկու խցիկի դիզայն և որպես հովացուցիչ նյութ օգտագործում է հալած աղ՝ 60% նատրիումի և 40% կալիումի նիտրատի խառնուրդ: Այս նյութը իդեալական է 200-ից 580 °C աշխատանքային ջերմաստիճանի համար: Այն աշխատում է շատ ավելի ցածր ճնշման տակ, քան ջրային գոլորշին և չի քայքայվում 400 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում, ինչպես օրգանական յուղերը:

Սահարայի մակերևույթի 20 մ 2-ում ստացված էլեկտրաէներգիան 25% արդյունավետությամբ պարաբոլիկ կոնցենտրատորների միջոցով կարող է լիովին բավարարել միջին վիճակագրական եվրոպացու կարիքները՝ հաշվի առնելով անձնական էլեկտրական մեքենայի մարտկոցի ամենօրյա լիցքավորումը։

Հովացուցիչ նյութը հեղուկ վիճակում պահվում է «սառը» խցիկում՝ օգտագործելով գազի այրիչներ (288°C): Պարզ եղանակին հալոցքը մղվում է արևային խտացուցիչներով և հասնում է աշխատանքային ջերմաստիճանի (565°C), որից հետո մտնում է «տաք» թերմոսախցիկ։ Խցիկը այնքան լավ մեկուսացված է, որ հալման ջերմաստիճանը կարող է պահպանվել այս մակարդակում մեկ շաբաթ: Գիշերը, խիտ ամպերի կամ ցանցի գագաթնակետային բեռների ժամանակ, «տաք» խցիկից հալոցքը թափվում է ՋԷԿ-ի ջերմափոխանակիչների վրա և առաջացնում գերտաքացած գոլորշի: Դրանից հետո ջրի կամ օդի հովացման շղթայում հալված հալվածը թողնում է մնացորդային ջերմություն և թափվում «սառը» խցիկի մեջ:

Nexans-ի նախագահ Ֆրեդերիկ Վինսենթը գնահատում է, որ Desertec-ի գլուխկոտրուկը միավորելու համար կպահանջվի 35 տարվա քրտնաջան աշխատանք և 210 միլիարդ եվրո բյուջե:

Ներկայում, նոր նախագծերի նախագծման ժամանակ, երկպալատ ՏՏ-ները լքվում են՝ հօգուտ ավելի արդյունավետ միապալատների: Նրանք աշխատում են թերմոկլինի սկզբունքով՝ տարբեր ջերմաստիճաններով հեղուկի չխառնվող շերտերի ուղղահայաց բաշխում։ Solid media TA-ն էներգիայի պահպանման ևս մեկ չափազանց խոստումնալից տեխնոլոգիա է, որի վրա աշխատում են Գերմանիայի օդատիեզերական կենտրոնի DLR-ի գիտնականները: Ինքնալիցքաթափման համեմատաբար բարձր մակարդակով պինդ վիճակում գտնվող CT-ները իդեալական են արևային տնտեսությունների համար, որոնք տեղակայված են հետևողականորեն բարձր ջերմամեկուսացումով տարածքներում: Բացի այդ, դրանք գործնականում չեն պահանջում աշխատանքային միջավայրի սպասարկում կամ փոխարինում:

Ծովի հատակին յուրաքանչյուր 1000 կմ մալուխի անցկացման արժեքը տատանվում է 1,8-ից 2,5 միլիարդ եվրոյի սահմաններում, այնպես որ, քանի որ Սահարայում արտադրության ծավալները մեծանում են, ցանցի հզորությունը կավելանա՝ գոյություն ունեցողներին նոր գծեր ավելացնելով: Առայժմ Եվրոպան և Աֆրիկան միացված են միայն մեկ ստորջրյա AC էլեկտրահաղորդման գծով՝ 400 կՎ լարմամբ, որը գտնվում է Ջիբրալթարի հատակին։

ԳՈԵԼՐՈ Աֆրիկայի համար

Ալժիրը, Եգիպտոսը, Հորդանանը, Լիբիան, ԱՄԷ-ն, Սաուդյան Արաբիան, Սիրիան և Թունիսն արդեն հաստատել են իրենց մասնակցությունը Desertec-ին։ Սակայն Desertec-ի առաջին նշանը կլինի 500 ՄՎտ հզորությամբ ագարակը Մարոկկոյի Ուարզազատեի մոտակայքում: 2,1 միլիարդ եվրո արժողությամբ այս համալիրի շինարարությունը կսկսվի այս տարի, իսկ Ouarzazate-ի կոմերցիոն կիլովատները ցանց կսկսեն հոսել 2014 թվականին: Ըստ Desertec-ի նախագահ Փոլ Վան Սոնի, Ouarzazate-ը կլինի տեխնոլոգիայի հիմնական փորձարկման վայրը և հագեցած կլինի բոլոր տեսակի սարքերով՝ պարաբոլիկ կոնցենտրատորներով, արևային աշտարակներով, Stirling շարժիչի հայելային սպասքով, գծային Fresnel ոսպնյակներով, ֆոտոգալվանային (PV) վահանակներով և տարբեր տեսակի սարքերով: ջերմային պահեստավորման տեսակները.

Բացի Ouarzazate-ից, հետազոտություններ են իրականացվում նաև Եգիպտոսի Կուրայմատ քաղաքում գտնվող ակտիվ միկրոֆերմայում, որտեղ տարեկան ինսոլացումը կազմում է 2,4 ՄՎտ 1 մ² մակերեսի համար: Այս դաշտային լաբորատորիաներից ստացված տվյալների հիման վրա CSP համալիրներ կկառուցվեն Եգիպտոսում, Լիբիայում, Սիրիայում և Սաուդյան Արաբիայում մինչև 2020 թվականը: Եվս 10 տարի հետո ցանցին կմիանա Ալժիրում 22 ԳՎտ հզորությամբ հսկայական էներգետիկ շրջանը, որը կներառի Sonelgas ալժիրյան խմբի գազի վերամշակման գործարանները։ Ի վերջո, մինչև 2050 թվականը էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը պետք է սկսվի Սահարայի և Մերձավոր Արևելքի բոլոր 42 Desertec վայրերում:

Տիպ