Департамент образования города Москвы Восточное окружное управление образования

Департамент образования города Москвы
Восточное окружное управление образования
Государственное бюджетное образовательное учреждение № 1351
с углублённым изучением информатики
ПРОЕКТ
Тема: Солнечная энергетика. Перспективы развития солнечной энергетики, в
частности в авиации в России.
Выполнила: учащаяся 7 класса
Багдасарян Юлия Микаеловна
Научный руководитель: Сафронова Галина Яковлевна , к.п.н.
Москва
2013 год
Тема: СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ЧАСТНОСТИ В АВИАЦИИ В РОССИИ.
Цель: Показать и выявить перспективы солнечной энергетики и создания
солнечной авиации в России.
Основные проблемы:
 Миф о несостоятельности солнечной энергии.
 Нехватка средств на применение солнечной энергетики в России.
Актуальность: Использование солнечной энергии в разных странах мира
открывает перспективы развития этого вида энергетики, применение ее в
различных областях.
Практическая значимость: Экономия энергоресурсов нашей планеты, а так
же экономия средств на электроэнергию. Использование солнечных
самолетов для связи и разведки, защиты рубежей России, а также для
наблюдения в гражданских и научных целях.
Стратегическая цель: Привлечь внимание заинтересованных лиц к
разработке и осуществлению проектов.
Конкретные цели:
 Крупномасштабное строительство СЭС в России.
 Постройка заводов по производству солнечных батарей
 Внедрение СЭ в различные сферы жизни.
 Создание экологически чистого самолета российского производства.
Задачи:
 Изучить сферы и вопросы применения солнечной энергии в России
 Появится ли солнечная энергетика в России и есть ли будущее у
солнечной авиации в нашей стране?
 Обратиться с призывом: сформировать сообщество инженеров,
конструкторов, изобретателей, меценатов для их плодотворного
сотрудничества.
Методика решения: Сбор информации в различных источниках для ответа
на все поставленные задачи.
План:
Проект состоит из блоков, которые являются подпроектами. Каждый
блок также имеет подтемы.
Блок№ 1. Перспективы солнечной энергетики
1.1 проблемы использования углеводородного топлива
1.2 солнечная энергетика — альтернатива традиционной энергетики.
Блок№ 2. Принцип работы солнечных батарей
2.1 Способы преобразования лучистой энергии солнца.
2.2Принцип действия солнечной батареи.
2.3 Как собирается солнечная батарея?!
Блок№ 3. Сферы использования солнечных батарей
3.1 Космонавтика.
3.2Бытовое обслуживание.
3.3Автомобильная промышленность.
3.4 Водный транспорт.
3.5 Детские игрушки.
3.6 Зарядка всевозможных устройств.
3.7Другое.
Блок№ 4. Перспективы использования солнечной энергии в России.
4.1 Гео-метеорологические данные.
4.2 Реализованные объекты.
4.3 Проекты.
4.4 Достижения ученых России.
Блок№ 5. Солнечная авиация
5.1История солнечной авиации.
5.2 Проекты.
5.3 Семья Пикаров и их достижения.
5.4 Вокруг света за 3 недели.
5.5 Solar Impulse.
5.6 Солнечная авиация в России.
«Придет время, когда наука опередит фантазию»
Жюлъ Верн.
1.Перспективы солнечной энергетики
1.1 Проблемы использования углеводородного топлива
С первобытных времён человек получал тепловую энергию от сжигания всего,
что горит, что находилось под рукой. Горючее, которое Земля накапливала
миллиарды лет, за последнее столетие интенсивно уничтожается. При
традиционной выработке электроэнергии, это касается ТЭЦ, происходит
сжигание ископаемого топлива, в процессе чего выделяется огромная масса
вредных газов, серы и азота, что ведет к мировому парниковому эффекту,
изменению климата. Атомные электростанции (АЭС), в частности захоронение
их отходов, не отвечают требованиям абсолютной безопасности. Техногенные
аварии и природные катаклизмы порой являются причиной масштабных
катастроф на АЭС (Чернобыльская АЭС, АЭС Фукусима). Что естественно
оказывает негативное влияние на экологию планеты. Чем платит человечество
за несовершенство энергетических установок?!
 повышенная кислотность воды снижает плодородие почвы, уменьшая
урожай, засыхают леса, требуются средства на их восстановление;
 уменьшаются рыбные запасы;
 колоссальное сжигание кислорода - необходимого элемента для жизни;
 коррозия вызывает разрушение строительных конструкций;
 кислотами растворяются токсичные тяжелые металлы (кадмий, ртуть,
свинец и др.), которые в растворенном виде могут попасть в питьевую
воду и продукты питания;
Как итог - онкологические болезни, оплата медицинского обслуживания,
снижение продолжительности жизни людей и многое другое.
При этом потребности в энергии только растут. А сжигание различных видов
топлива ведёт к энергетическому кризису. Земляне стали задумываться о том,
что запасы энергоносителей, истощаются и не возобновляются. Уже сейчас не
дожидаясь исчезновения энергоресурсов, ученые занялись поиском
альтернативы. Использование энергии ветра, приливов и других
возобновляемых источников не обеспечат потребности человека полностью.
Ученые разных стран сходятся в одном: чтобы избежать глобального
энергетического кризиса, нужно задействовать солнечную энергию.[1,5]
1.2 Солнечная энергетика — альтернатива традиционной
энергетики.
Солнце – неисчерпаемый, экологически безопасный и сравнительно дешевый
источник энергии. По мнению академика Ж.И. Алферова, «человечество имеет
надежный естественный термоядерный реактор – Солнце. Оно является звездой
класса «Ж-2», очень средней, каких в Галактике до 150 миллиардов. Но это –
наша звезда, и она посылает на Землю огромные мощности, преобразование
которых позволяет удовлетворять практически любые энергетические запросы
человечества на многие сотни лет». Причем, солнечная энергетика является
«чистой» и не оказывает отрицательного влияния на экологию планеты.
Солнечная энергия является серьезной альтернативой традиционной энергетике
уже в настоящее время и представляет собой одно из перспективных
направлений возобновляемой энергетики.
Энергия теплового потока, идущего от Солнца на Землю, составляет 1,57х10 18
кВтч в год. Использование всего лишь 0,0125% солнечной энергии могло бы
обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование
0,5% – полностью покрыть потребности в будущем.[1,2]. Получается, что
современное общество живет за счет будущих поколений, которые, возможно,
не смогут воспользоваться ископаемым топливом.
По оценкам специалистов (German Advisory Council on Global change), к 2100
году солнце станет доминирующим источником энергии на планете (Рисунок 1).
Во многих странах солнечная энергетика получила активную государственную
поддержку и стремительно развивается. Европейский план развития энергетики
предусматривает, что к 2020 году 15 % от всей необходимой электроэнергии
Европа будет получать от Солнца. США, Китай, Япония - также наращивают
мощности своих солнечных электростанций. Всем известны названия мировых
программ развития солнечной энергетики: в Германии - «Сто тысяч солнечных
крыш», в США - «Миллион солнечных крыш».
Швеция, приняла государственную программу, производства электроэнергии за
счет солнца в 29 % от общегосударственного энергетического баланса.
Германия, являющаяся лидером в использовании солнечной энергии, десять лет
назад вложив миллионы в альтернативную энергетику, на сегодняшний день
получает большую прибыль от торговли технологиями и готовой продукцией. В
США уже через один-два года планируют добиться того, что стоимость
электроэнергии от солнечных электростанций сравняется со стоимостью
энергии от центральной электросети.
Некоторые страны Европы стараются максимально быстро достичь подобных
результатов, предоставив людям дешевую альтернативу современным
электростанциям. Уже к 2020 году солнечная энергия может стать
доминирующей на рынке электроэнергетики.
Для обеспечения конкурентоспособности и быстрого роста солнечная
энергетика должна отвечать следующим условиям:
 КПД солнечных электростанций должен составлять не менее 18%;
 срок службы солнечной электростанции должен составлять не менее 20 лет;
 стоимость установленного киловатта пиковой мощности солнечной
электростанции не должна намного превышать $1;
 материалы и технологии производства солнечных элементов и модулей
должны быть экологически чистыми и безопасными.
Тогда солнечная энергия и ископаемое топливо станут конкурентами к 2017
году, а к 2050 году человечество будет использовать 20*10 12 (тераватт)
солнечной электроэнергии в год.
Сотрудник РАН Олег Пчеляков полагает, что переломный момент в мировой
энергетике наступит в 2030 году. О.И. Шуткин, начальник отдела технического
сопровождения проектов ООО «Хевел» также считает, что солнечная
энергетика (СЭ) – одно из наиболее перспективных направлений развития
возобновляемых источников энергии.
По расчетам ученых, объемы использования солнечной энергии к 2050 году
приблизятся к объемам энергии от сжигания углеводородного топлива, а к 2100
году Солнце будет обеспечивать 90% той энергии, что нужно Земле. [2]
Рисунок 1. Прогноз энергетического баланса в мире до 2100 года.
2. Принцип работы солнечных батарей
2.1. Способы преобразования лучистой энергии солнца
Для преобразования солнечной энергии применяют два способа:
1. Фотоэлектрические установки, преобразующие солнечную энергию в
электрическую на основе метода прямого преобразования. Этот метод
получил наиболее широкое распространение в мире.
2. Термодинамические установки, в которых солнечная энергия сначала
преобразуется в тепло, затем преобразуется в механическую энергию, а в
генераторе преобразуется в электрическую. Тепловая энергия солнечного
излучения может использоваться для отопления, горячего
водоснабжения, опреснения морской воды и т.д.
2.2. Принцип действия кремниевой солнечной батареи.
Источники электрического тока - космические генераторы —
полупроводниковые фотоэлектрические элементы работают на принципе
преобразования световой энергии солнечного излучения непосредственно в
электричество. Эти генераторы называют солнечными батареями.
(Рисунок 2) Схема работы кремниевой солнечной батареи.
Тонкая пластина состоит из двух слоев кремния с различными физическими
свойствами. Внутренний слой представляет собой чистый
монокристаллический кремний. Снаружи он покрыт очень тонким слоем
«загрязненного» кремния, например с примесью фосфора. При попадании
солнечных лучей, между слоями возникает поток электронов и образуется
разность потенциалов, а во внешней цепи, соединяющей слои, появляется
электрический ток. Соединив тысячи таких кристаллов, покрытых слоем
металла, - фотоэлементов, образуется солнечная батарея. Максимальный ток
вырабатывается при перпендикулярном расположении плоскости батареи по
отношению к солнечным лучам. Это означает, что необходима постоянная
ориентация батарей на Солнце. В темноте солнечные батареи не будут давать
ток, поэтому их необходимо применять в сочетании с другим источником тока,
например с аккумулятором. К.п.д. солнечных батарей невелик, он не превышает
пока 11-13%. С 1м2 современных солнечных батарей снимается мощность около
100-130 вт.
Для получения, например, мощности 3 квт требуется батарея, состоящая из
100 000 элементов с общим весом около 300 кг, Такие батареи займут площадь
более 30 м2.
2.3 Как собирается солнечная батарея?!
Весь процесс сборки показан на рисунках. В скобках указан номер рисунка,
соответствующего данной стадии.
Принцип действия солнечной панели прост. Панель поглощает солнечные лучи,
преобразуя их в электрический ток при помощи фотоэлектрического
преобразователя. Эта голубая пластина - модули, изготовленные из
кристаллического кремния, а эти желобки проводники (1). Чтобы изготовить
солнечную панель, нужно соединить несколько модулей вместе. На каждый
модуль наносится паяльный флюс (2). Паяльный провод разогревается
паяльником. После чего модули размещают на специальную панель (3). По
окончанию паяния модули очищают при помощи ультразвука в воде с
температурой 60 градусов (4). Высушенные и полностью очищенные модули
готовы к дальнейшей сборке. Теперь можно приступать к спайке нескольких
модулей в группы. Вначале наносится флюс, улучшающий качество спайки (5).
Собирают 4 группы, состоящие из 9 модулей каждая, таким образом, на одну
панель уходит 36 модулей. Модули крепятся край в край, с ними нужно
обращаться крайне осторожно. Далее вольтметром проверяют напряжение на
каждом из модулей (6). На этой стадии спайку легко поправить, если что-то не
работает. Если все соответствует норме, модули, выстроенные в 9 рядов,
поднимают пневматическим захватом (7). Так с ними проще обращаться, и нет
опасности, загрязнить поверхность. Модули устанавливают на место, затем
через них пропускается металлическая лента, являющаяся проводником и
связывающая вместе 4 группы по 9 модулей (8). Каждый из модулей
приваривается к металлической ленте (9), потом модули закрываются сверху
листом прозрачного многослойного стекла (10). Оно служит жесткой основой,
поддерживающей модули. Наложение частей формирует многослойный каркас,
который придает панели дополнительную жесткость и прочность (11). Наконец
для защиты модулей его запечатывают пленкой (12). Чтобы заламинировать и
придать жесткость панели ее помещают в печь с вакуумом (13). Там панель
выдерживается в течении 15 минут при температуре в 80 градусов (14). На
выходе из печи все компоненты панели твердо связаны воедино (15). Панель
помещают в имитатор солнца для тестирования (16), отрицательный и
положительный контакты подсоединяют к вольтметру (17). Панель вставляют в
симулятор, где на него подается мощный поток света (18). С вольтметра
считываются показатели. Таким образом, проверяется сила тока
вырабатываемого панелью. Панель помещается на пластиковую раму (19) и
фиксируется клеем (20). Затем рамы крепятся винтами, которые удерживают ее
на месте. Теперь панель готова (21). Различные типы панелей требуют своего
процесса производства. Мы рассмотрели самый распространенный вид сборки
панелей из аморфного кремния. На производство одной панели уходит около
часа работы. И спрос на панели продолжает расти по мере того, как автономные
источники в домах становятся необходимостью.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
(Рисунок 3) Схема сборки кремниевой солнечной панели.
3. Сферы использования солнечных батарей
Современные солнечные батареи нашли широкое применение в различных
отраслях, таких как: космонавтика, авиастроение, солнечные электростанции,
промышленность, сельское хозяйство, электрообеспечение строений и
наружного освещения, автомобилестроение, водный транспорт, паркинги с
электрозаправками, бытовая сфера, детские игрушки, автономные системы
видеонаблюдения и др. Рассмотрим подробнее некоторые сферы, в которых
применяют солнечную энергетику.
3.1 Космонавтика
Космонавтика, именно в этой сфере солнечные батареи нашли свое главное
применение. Солнечные батареи — один из основных способов получения
электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время
без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически
безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.
Эти устройства являются автономными источниками электричества,
снабжающие электроэнергией все системы и установки жизнеобеспечения
космических станций, а также обеспечивают бесперебойную и четкую работу
всей аппаратуры. Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за
орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток
солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца.
При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей
значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).
Поэтому батареи на МКС одновременно питают электричеством оборудование
и заряжают аккумуляторы, которые будут снабжать электроэнергией
космические устройства в теневых участках орбиты.
3.2 Бытовое обеспечение зданий
Для энергообеспечения жилых и производственных помещений, систем
уличного освещения солнечные батареи являются идеальным оборудованием.
Даже Англиканская церковь стала призывать человечество к использованию
солнечных батарей. Так в Великобритании на крыше церкви святого Михаила
в городе Хардфордширд установлены солнечные батареи.
Принц Чарльз увлекся проектами альтернативной энергии и планирует
оборудовать дворец Clarence House в Лондоне солнечными батареями.
В планы Министерства обороны США входит сокращение вредных выбросов
(углекислого газа) с территории военной базы Перл-Харбор и сделать ее
экономически независимой. Благодаря оборудованию солнечными батареями
крыш, военная база сократит свою потребность в нефтепродуктах на 5 667
баррелей в год, а выброс углекислого газа на 3 118 тонн в год.
Солнечными генераторами оснащаются и другие строения, такие как маяки,
расположенные вдали от централизованного электроснабжения. Также этими
устройствами оборудуются надводные буи и указатели. [14]
3.3 Автомобильная промышленость
В автомобилестроении солнечные установки начинают становиться
приоритетом в развитии этой отрасли. Экологически безопасный транспорт –
это не просто дань моде, а жизненно необходимая мера. Такой автомобиль
может развивать значительную скорость – 135 км/ч.
В автомобилях в светлое время суток двигатели приводятся в движение за счет
электричества, выработанного солнечным генератором, а в темное время - за
счет заряженных аккумуляторов. Солнечные парковки заряжают
припарковавшиеся автомобили, аккумуляторы большой мощности. [14]
3.4 Водный транспорт
 Эту сферу постепенно тоже комплектуют солнечными генераторами. В
Турции, в курортном городе Далян туристов развозят экологичные лодки,
оборудованные солнечными батареями. [14]
 27 сентября 2010 года самая большая в мире яхта на солнечных батареях
PlanetSolar под флагом Швейцарии отправилась в кругосветное
путешествие. Одной из целей проекта было сосредоточить внимание
общественности на важность возобновляемых источников энергии для
защиты окружающей среды.
Во время экспедиции, PlanetSolar побил два рекорда: самый быстрый
переход через Атлантический океан на солнечной лодке и наибольшее
расстояние, пройденное на солнечной яхте.
PlanetSolar вернулся в Монако 4 Мая 2012 года после 584 дней плавания
вокруг земного шара. [15,16]
3.5 Детские игрушки, оснащенные солнечными батареями, стали экологически
безопасными и практически вечными: машинки, занимательные и развивающие
игрушки для детей.
3.6 Зарядка всевозможных устройств (мобильных телефонов, планшетов,
ноутбуков, фотоаппаратов и т.п.), в походных условиях или просто на свежем
воздухе. Помимо обычного варианта зарядки аппаратуры от солнечной батареи,
фотоэлементы так же размещают на поверхность рюкзака или одежды
(купальник с фотоэлементами).[14]
3.7 Другое
Солнечные фонари для дачи начали использовать относительно недавно. Эти
несложные приборы помогут сделать ваш дом полностью энергонезависимым
при минимальных вложениях. [17]
Уличные светильники на солнечных батареях сегодня с большим успехом
применяются во многих городах Европы для снижения нагрузки на городские
сети и экономии средств жителей. Технические характеристики уличных
фонарей на солнечных батареях определяют очень продолжительный срок их
эксплуатации – до 25 лет [17]
Светодиодные светофоры на солнечных батареях с 1 декабря 2012 года начали
устанавливать на нерегулируемых пешеходных переходах в Москве. Пока их
около 150, а к концу 2013г. их число должно достигнуть 600. [18]
Калькуляторы. Очень редко, кто замечает, что даже в обычном калькуляторе,
порой использующимся ежедневно, тоже установлен фотоэлемент. Он питает
обычную батарейку и тем самым продлевает срок ее службы в 5 раз.
4. Перспективы развития солнечной энергетики в России
4.1 Гео-метеорологические данные.
По данным Института Энергетической стратегии потенциал солнечной энергии,
поступающей на земную поверхность в течение одной недели, намного
превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана.
Количество солнечной энергии, попадающей на территорию России в течение
трех дней, превышает энергию всего годового производства электроэнергии в
нашей стране. Однако в новой энергетической программе России
возобновляемым источникам энергии на 2000-е годы отведено незначительное
место. Многие считают, что солнечная энергетика в России невозможна из-за
малого количества солнечных часов. Так ли это? [3]
Италия, являющаяся третьей страной в Европе по ежегодному вводу в строй
мощностей солнечной энергетики, по широте находится на уровне
Краснодарского края. (Рисунок 4) Следовательно, получает примерно то же
количество солнечных часов. К примеру, в Германии, на большей части которой
уровень солнечной инсоляции значительно ниже, чем в Подмосковье только в
2010 году было установлено солнечных электроустановок мощностью более 8
ГВт. Это в два раза больше, чем мощность самой крупной в России атомной
электростанции – Ленинградской АЭС, и сравнимо с суммарной мощностью
всех электростанций ОАО «Мосэнерго» (11,9 ГВт). [4]
(Рисунок 4) Расположение части России по сравнению со странами ЕС, где в
солнечную энергетику не просто верят, но и вкладывают средства.
На основании этих данных и данных метеостанций определены перспективные
районы для использования солнечной энергии в России и строительства
солнечных электростанций: (Рисунок 4) Северный Кавказ, район Черного и
Каспийского морей, Ставропольский край, Ростовская область, Краснодарский
край, Волгоградская область, Астраханская область, Калмыкия, Воронежская
область, Нижний Новгород, Южная Сибирь, Байкал, Улан-Удэ, Читинская
область, Бурятия, Дальний Восток (Приморье, Якутия, Хабаровск). Например,
в Иркутске (52 градуса северной широты) уровень солнечной радиации
достигает 1340 кВт-час/м2, в Республике Якутия-Саха (62 градуса северной
широты) данный показатель равен 1290 кВт-час/м2. Все это говорит нам о
возможности и рентабельности крупномасштабного строительства СЭС в
нашей стране. [5]
Рисунок 5. Среднегодовая дневная сумма солнечной радиации, приходящей на
оптимально ориентированную поверхность (Данные Института высоких
температур (ИВТ) РАН, 2003).
4.2 Реализованные объекты
Самым крупным промышленным объектом в российской солнечной энергетике
является введенная в 2010 году солнечная электростанция в Белгородской
области мощностью 100 кВт (для сравнения, самая крупнейшая солнечная
электростанция в мире располагается в Канаде мощностью 80000 кВт).
Помимо этого сегодня в России реализуются следующие проекты:
 Госкорпорация «Роснано» в Иркутской области и Чувашии производит
поликристаллический кремний и создаёт солнечные батареи. Этот проект
изготовления систем солнечной энергетики под названием «Балтийская
кремниевая долина» предусматривает выпуск мощностей 1ГВт в год.
(Гига — миллиард). [9]
 Так же госкорпорация «Роснано» совместно с минэкономразвития
Оренбургской области и российским отделением швейцарской компании
Avelar Energy Group заключили соглашение о совместном строительстве
солнечных электростанций в России. В плане строительство
электростанций мощностью 25 мегаватт в Оренбургской области, где
уровень солнечной радиации составляет более 1200 кВт на квадратный
метр.
 За последние годы была создана Совместная Российско-итальянская
компания «ЭКО МИР» с целью продвижения передовых европейских
технологий в области солнечной энергетики в Россию и другие
заинтересованные страны. [Емельянов Алексей. О развитии солнечной
энергетики в России.] [8]
 В Москве в Леонтьевском переулке и на Мичуринском проспекте
подъезды и дворы нескольких домов освещаются с помощью солнечных
батарей, что сократило расходы на освещение на 25%. На Тимирязевской
улице солнечные батареи установлены на крыше одной из автобусных
остановок и обеспечивают работу справочно-информационной
транспортной системы и Wi-Fi. [6,7]
 В Оймяконском районе Якутии, который знаменит своим полюсом холода
северного полушария Земли, в 2012г. завершено строительство солнечной
электростанции. Запуск СЭС мощностью 20 кВт состоялся в поселке
Ючюгей в конце второго квартала 2012 года.
4.3 Проекты.
 В 2013 году ОАО «РАО Энергетические системы Востока» планирует
построить три солнечные станции в Республике Саха (Якутия) — в селе
Куду-Кюель и поселках Дулгалах и Быков мыс. Суммарная установленная
мощность этих станций составит 80 кВт. Также в следующем году будут
введены в эксплуатацию два ветродизельных комплекса — в пос. УстьКамчатск и Никольское Камчатского края. Суммарная установленная
мощность этих станций составит 825 кВт. В настоящее время суммарная
установленная мощность действующих объектов ВИЭ компании
составляет 300 кВт, из них 40 кВт было введено в 2012 году. До 2016 года
в планах Холдинга строительство более 14575 кВт установленной
мощности ветродизельных генераций в Камчатском крае и 825 кВт в
Сахалинской области. Программа строительства солнечных станций в
Якутии предусматривает ввод 3590 кВт установленной мощности к 2020
году. Общая стоимость перечисленных проектов составляет более 3 млрд.
рублей.

На недавнем VII форуме проектов программ Союзного государства
научной общественности был представлен доклад "Российскобелорусская программа в области солнечной энергетики". С
российской стороны докладывал директор Ассоциации предприятий
солнечной энергетики Антон Усачев, с белорусской - директор
Ассоциации "Возобновляемая энергетика" Владимир Нистюк.
Ее концепция пока находится в стадии разработки, но цель и некоторые
особенности можно сформулировать уже сегодня. Так вот, цель
заключается в разработке и апробации технологий использования
солнечной энергии и в том, чтобы как можно теснее связать российские и
белорусские умы, работающие над этой важной проблемой. Реализация
программы, - отметил Антон Усачев, - непременно потянет за собой
создание дополнительных рабочих мест для специалистов высочайшего
класса, развитие смежных отраслей производства, поможет
гармонизировать соответствующие законы России и Беларуси. Работа
предстоит непростая. Потребуется провести серьезные научные
исследования и создать опытные образцы энергетических систем.
В рамках программы, по словам разработчиков, планируется создать
мобильные солнечные установки, острую нужду в которых испытывают и
спасательные службы, и военные двух стран в целях безопасности границ
России, Белоруссии и стран таможенного союза . "Мобильники"
прекрасно подойдут и для гражданских нужд. В дорожном хозяйстве с их
помощью можно будет питать светофоры, освещать автобусные
остановки, пешеходные переходы, да мало ли что еще...
Программа рассчитана на два года, необходимый объем финансирования
равен 500 миллионам российских рублей. Конечно, далеко не все деньги
должны прийти из бюджета Союзного государства, предусмотрены
источники внебюджетного финансирования. Это собственные средства
организаций - исполнителей программы, они готовы инвестировать в
научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, а также в
производство и строительство экспериментальных установок.
Белорусский коллега Антона Усачева Владимир Нистюк приводит такие
цифры:
- Чтобы выйти на уровень высокоразвитых стран по энергоемкости, нам
потребуется вложить в энергетику до 2020 года приблизительно 19
миллиардов долларов, в энергосбережение - примерно 12,5 миллиарда.
Более чем внушительные суммы! И это только в Беларуси. А каких
гигантских сумм потребует внедрение возобновляемой энергетики в
России. Но ведь когда-то надо начинать. Поэтому впереди длинный и
нелегкий путь, который, однако, следует пройти быстро. Возможно, новая
союзная программа станет одним из важных шагов на этом пути [22]
4.4 Достижения ученых России
За последние годы в России появился ряд перспективных разработок.
Научный коллектив под руководством доктора технических наук Вячеслава
Андреева из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе разработал
новый тип солнечных батарей. Модули батарей расположены на
электромеханической системе, постоянно ориентирующей их на солнце с
помощью датчиков и оснащены мини линзами, многократно
концентрирующими солнечное излучение, что позволяет снизить площадь
батарей и их стоимость. КПД данных фотопреобразователей составляет 36% ,
что в два - три раза выше, чем у кремниевых батарей, а стоимость
вырабатываемой электроэнергии в полтора раза ниже.
Научный центр прикладных исследований Объединённого института ядерных
исследований в Дубне создал фотопреобразователи с КПД 54%. Батарея
производит энергию не только в идеальных условиях, но и при пасмурной
погоде и, даже, в тёмное время суток. Это позволит применять такие батареи
на большей части географических широт и в разнообразных климатических
условиях.
НИИ физических проблем им. Ф.В.Лукина разработал технологию,
позволяющую превратить в солнечные панели стёкла автомобиля, или фасад
здания.
Учёные из МГУ и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН ведут
работу по созданию гибких полимерных солнечных батарей и защитных
покрытий с высокой световой проницаемостью.
Сибирские учёные создали солнечные батареи, энергоэффективности которых
в два раза выше, чем у самых современных образцов. Изготовить такие батареи
можно только с применением нанотехнологий и сверхвысокого вакуума.
Полупроводниковая пленка состоит из нескольких тысяч слоев.
Опытные образцы этих батарей были установлены на орбитальной станции
«Мир» и проработали там, около года во время очень большого потока
метеоритов, который бывает один раз в сто лет. Батареи выдержали
экстремальную нагрузку. В планах сибирских учёных — создать в космосе
вакуумную лабораторию для работы над солнечными батареями. Производство
нано технологичных батарей возможно в сверхглубоком вакууме, который
невозможно создать на Земле. Идеальный вакуум образуется за любым телом,
летящим в космосе. Ученые планируют, разместись свою установку на
расстоянии 250 тысяч километров от Земли, и провести там контрольные
эксперименты по созданию полупроводниковых пленок. Результатом этой
работы должно стать промышленное производство полупроводниковых пленок
в космосе.
Для изготовления солнечных батарей необходим кремний. В земной коре
кремний - второй элемент после кислорода (29,5% по массе).1 кг кремния по
вырабатываемой электроэнергии эквивалентен 75 тоннам нефти.
В случае замены солнечных элементов кремний может быть использован
многократно.
Однако эксперты полагают, что солнечную энергетику нельзя назвать
экологически безопасной ввиду того, что производство чистого кремния для
фотоэлементов является весьма «грязным» и очень энергозатратным
производством. Ученый Хьюстонского университета Алекс Игнатьев
разработал проект аппарата, который будет передвигаться по Луне и на ходу
изготавливать солнечные батареи из лунного грунта — реголита. Реголит
является более экологически чистым материалом, при этом обладает хорошими
характеристиками.
На спутнике Земли можно будет разместить целые поля солнечных батарей и
передавать аккумулируемую ими энергию лазерным лучом. [19]
«Человек не имеет крыльев и по
отношению веса своего тела к весу
мускулов он в 72 раза слабее
птицы... Но я думаю, что он полетит,
опираясь не на силу мускул, а на
силу своего разума»
Н.Е.Жуковский
5. Самолеты на солнечных батареях
С каждым годом появляется все больше и больше транспортных средств,
использующих вместо традиционных видов топлива солнечную энергию. Яхты,
самолёты на солнечных батареях используют энергию Солнца взамен
традиционному уничтожению ископаемых видов топлива. Смелые замыслы
использования энергии Солнца взамен традиционного топлива в авиации еще
несколько лет назад у инженеров и ученых вызывали споры по вопросу, может
ли подняться в воздух летающее средство, работающее на солнечных батареях.
А Пикар и Боршберг — энтузиасты из Швейцарии собираются совершить
летом 2013-го года трансконтинентальный перелет через Соединенные
Штаты Америки, из Сан-Франциско в Нью-Йорк на самолете Solar Impulse,
питающемся энергией исключительно от солнечных лучей.
Использование солнечной энергии взамен привычных углеводородных видов
топлива является еще одним шагом к «солнечному» будущему каждого из нас.
Попытки избавить человечество от нефтяной зависимости и сохранить природу
для потомков становятся жизненно важным требованием времени. 5.1 История
солнечной авиации.
Использование солнечных батарей в самолетостроении стало наиважнейшим
достижением в истории покорения неба. Благодаря светогенераторам самолёты
в небе могут находиться достаточно продолжительное время, не используя при
этом топлива. В полете в светлое время суток происходит заряд аккумуляторов
самолета, которые в темноте будут отдавать свой заряд двигателям для
продолжения полета. Такие самолеты необходимы для связи и разведки, а также
для наблюдения в гражданских и научных целях.
История создания солнцелётов представлена в таблице
Дата
запуска
Название,
конструктор,
страна.
Тип
Характеристики
Достижения
4 ноября
1974 г
Sunrise I
(Р.Боушер,
США)
БПЛА
Высота полета:
6100м
Первый в мире
самолет на СЭ
1975г
Sunrise II
(Р.Боушер,
США)
БПЛА
Кол-во фотоэлементов:
4096
Мощность: 450 Вт
Вес: 12кг.
Размах крыльев: 9,75м
Дата запуска: 1975г
Кол-во фотоэлементов:
4480
Мощность: 580Вт
Вес: 1,2 кг.
6 ноября
1980г.
Solar
Challenger
(Павел
Маккриди,
США)
Пилотир
уемый
Размах крыльев: 14,3
Кол-во фотоэлементов:
16128
Вес: 93кг
Не достиг
предполагаемых
результатов из-за
проблем с
управлением.
Перелетел ЛаМанш.
Пролетел 262 км
(от Парижа до
Мэнстона) Время
полета: 5ч 23мин.
мощность 2,5 кВт
11
сентября
1995г.
Pathfinder
( NASA,
США)
БПЛА
Мощность: 7500 Вт
Размах крыльев: 30м
Высота полета:
15400
Кол-во двигателей: 6
Кол-во балластов и
шасси: 2
6
августа
1998г.
Pathfinder-Plus
(NASA, США)
БПЛА
Кол-во двигателей: 8
Кол-во балластов и
шасси: 2
Размах крыла: 37м
10
ноября
1998
Центурион
(NASA, США)
БПЛА
Улучшение
энергоэффективнос
ти по сравнению с
Pathfinder
на 14%
Мощность: 12500 Вт
Высота полета:
24450м
Размах крыльев: 63м.
Время полета: 1,5ч
Кол-во двигателей: 14
Кол-во балластов и
шасси: 4
1999
Гелиос (NASA,
США)
БПЛА
Размах крыльев: 75м
(больше чем у Boeing
747)
Кол-во фотоэлементов:
62120
Кол-во шасси и
балластов: 5
2006г.
14
апреля
2009г.
Зефир
(QinetiQ,
США)
БПЛА
Размах крыльев: 22,5
Вес: 50кг
Время полета:
более суток
Высота полета:
29500м
(Рекорд-13 августа
2001 года)
Время полета: 2
недели
Высота полета: 21
652 м
Sun seeker II
Пилотир
уемый
(Эрик
Рэймонд, Solar
Flight,Швейца
рия)
Скорость: от 65 до 130
км/ч
Время полета: 5
часов
Вес пустого
самолета:120кг
Дальность полета и
высота:
Вес при взлете: 230кг
От Буттивиля до
Турина
Размах крыльев: 17м.
(через Альпы)
3
декабря
2009
(Дюбенд
орф)
Solar Impulse
(Бертран
Пикар,
Швейцария)
Пилотир Площадь крыла: 200 м²
уемый
Крейсерская скорость:
35км.ч
Кол-во
электромоторов: 4
Мощность: 10
лошадиных сил
Кол-во фотоэлементов:
12000
Высота полета:
8500м
Время полета: 26
часов
Самый
продолжительный
полет на солнечной
энегетики.
Размах крыла: 63м
(Airbus A340)
Вес: до 1,6 т.
2011г
elektra-one
Пилотир
(Германия, PC- уемый
Aero)
Размах крыльев: 8.6м
Масса: 180кг
(90 кг литиевые
аккумуляторы
Дальность полета:
1080км
Время полета: 8ч
Мощность
аккумуляторов:
26 кВт/ч.
Мощность двигателя:
16 кВ.ч
5.2 Проекты
 Компанией Boeing строится самый мощный из всех существующих ныне
летательных аппаратов – солнечный беспилотный самолет, «Солнечный
орёл», способный находиться в воздухе без посадки в течение 5 лет.
Размах крыльев Solar Eagle 122 метра (для сравнения, у АН-225 размах
крыльев 88,4 м.) Вес SolarEagle будет составлять 1270 кг при
грузоподъемности более 450 кг. Используя только энергию солнечных
батарей, летательный аппарат сможет развивать скорость в пределах 100115 км/час и подниматься на высоту более 18 км. Первый
демонстрационный полет готового прототипа рассчитывается совершить
в конце 2013 – начале 2014 года.
Идея долговременного полета на возобновляемой энергии, активно реализуемая
в многочисленных проектах самолетов коснулась и создателей других
летательных аппаратов.
 Интересен проект создания полностью автономного 150-метрового
гелиевого дирижабля High Altitude Airship американской корпорацией
Lockheed Martin, работающем от фотоэлектрических генераторов
мощностью 10 кВт. В дирижабле, предполагалось использовать для
мониторинга воздушного пространства в радиусе свыше 500 км.
Беспилотный аппарат длиной 152 м, объемом 1,5 млн.куб.м и
грузоподъемностью около 2 тонн по расчетам должен был перемещаться
со скоростью до 130 км/час, а также «зависать» на высоте 20 км ,
осуществляя слежение за летающими объектами (в том числе и
крылатыми ракетами). Находиться в воздухе без посадки дирижабль
способен не менее месяца, а десяток таких летательных аппаратов, по
расчетам создателей, сможет контролировать всю южную границу штатов
с воздуха. Энергопотребление дирижабля составит 500 кВт, и полностью
будет обеспечиваться солнечными батареями.
 В Японии в стадии разработки находится проект стратосферного
дирижабля объемом 400 000 м3, площадью солнечных панелей 4400 м2
при мощности электродвигателей 513 кВт. Дирижабли на солнечной
энергии меньшего размера уже запущены в производство.
5.3 Семья Пикаров и их величайшие достижения.
Проект самолета на солнечных батареях Solar Impulse вряд ли сумел бы
выбраться из чертежей и расчётов, если бы не энергия неутомимого Бертрана
Пикара - врача, путешественника, бизнесмена и авиатора-рекордсмена. Дед
новатора Огюст Пикар - знаменитый физик, друг Эйнштейна и Марии Кюри,
один из пионеров авиации и подводного дела, изобретатель первого
глубоководного аппарата и стратостата. Преодолев на воздушном шаре 15километровую высоту в начале 30-х, он стал первым человеком в мире,
собственными глазами увидевшим кривизну поверхности земного шара.
Затем Огюста потянуло вниз, и изобретатель построил глубоководный аппарат,
который назвал батискафом. После нескольких совместных погружений его сын
Жак Пикар настолько увлекся исследованием тайн Мирового океана, что стал
одним из первопроходцев, побывавших на дне Марианской впадины (глубина
11 км.). Затем, взяв за основу работы отца, Жак построил первую в мире
субмарину для туристов, а также мезоскаф для исследования Гольфстрима.
Благодаря отцу Бертран Пикар, родившийся в 1958 году, еще в детстве получил
возможность лично познакомиться с выдающимися людьми, во многом
определившими его будущее: знаменитым швейцарским пилотом-спасателем
Германом Гейгером, с которым он совершил первый перелет через Альпы,
дайвером-рекордсменом Жаком Майолем, учившим его погружению во
Флориде, одним из столпов мировой космонавтики Вернером фон Брауном,
познакомившим его с астронавтами и сотрудниками NASA. В 16-летнем
возрасте, возвратившись из Флориды после очередного практического курса
глубоководных погружений, Бертран совершил свое первое воздушное
путешествие, открыв для себя дельтаплан. Спустя годы Пикар не только стал
основателем Швейцарской федерации дельтапланеризма и профессиональным
инструктором, но и испробовал все, что только возможно: воздушную
акробатику, запуск с воздушного шара, парашютный спорт. Несколько раз
Пикар становился чемпионом Европы в этом виде спорта, наконец, он был
первым, кто перелетел швейцарско-итальянские Альпы на мотодельтаплане.
5.4 Вокруг света за 3 недели.
Незаметно «воздушное» хобби стало для него еще и профессиональной
лабораторией. Заинтересовавшись поведением людей в экстремальных
ситуациях, Пикар поступил на отделение психиатрии и через несколько лет
получил докторскую степень медицинского факультета университета Лозанны в
области психотерапии, после чего открыл собственную практику. Предметом
особого интереса для Бертрана стали техники медицинского гипноза:
недостающие знания он получал как в университетах Европы и США, гак и у
последователей даосизма в Юго-Восточной Азии.
Именно этот интерес снова вернул Пикара в небо. В 1992 году компания
Chrysler устроила первую в истории трансатлантическую гонку на воздушных
шарах, получившую название Chrysler Challenge. Бельгийский авиатор Вим
Верштратен пригласил Пикара в качестве второго пилота - он был уверен, что
наличие па борту психотерапевта, владеющего практикой гипноза, может
оказаться неплохим преимуществом перед остальными командами. Так и
получилось. Экипаж Верштратена и Пикара легко выдержал марафон и выиграл
историческую гонку, приземлившись в Испании после пятидневного перелета,
длиной в пять тысяч километров.
Для Пикара полет стал не просто откровением, а еще и новым способом
взаимодействия с природой. После 18 лет полетов на дельтаплане у него
появилась новая мечта - облететь весь мир без мотора и руля, положившись на
волю ветра.
И мечта сбылась. Пусть и не с первой попытки. Спонсорами выступили
швейцарский производитель часов Breitling и Международный олимпийский
комитет. 12 января 1997 года, после трех лет подготовки, воздушный шар под
названием Breitling Orbiter взлетел с аэродрома в Швейцарии, но из-за
технических неполадок уже через шесть часов приземлился. Breitling Orbiter 2
отправился в полет в феврале 1998 года, но снова не добрался до точки
назначения. На этот раз остановка произошла в Бирме, после того как
китайские власти отказали Пикару в предоставлении воздушного коридора.
Этот полет стал самым длительным путешествием на воздушном шаре в
истории (более девяти дней), но цель все еще не была достигнута. Наконец,
третий шар "Breitling Orbiter 3", покинул Швейцарию в марте 1999 года и
приземлился в Египте после непрерывного полета длительностью почти в 20
суток и протяженностью более 45 тысяч километров. Оборудование в течение
трех недель полета полностью обеспечивалось электричеством от 20
фотоэлектрических модулей, подвешенных под корзиной. Модули были
закреплены под оптимальным углом наклона (90О), обеспечивающим
поступление электроэнергии для зарядки пяти аккумуляторов для
навигационных приборов, питания системы спутниковой связи, освещения и
нагрева воды. Своим беспрецедентным путешествием Пикар побил семь
мировых рекордов, заработал несколько почетных научных званий и вошел в
энциклопедии наряду со знаменитыми отцом и дедом.
Breitling Orbiter 3 разместился в Смитсоновском музее воздухоплавания и
космонавтики в США, а Бертран Пикар написал несколько книг и стал
желанным гостем на многочисленных лекциях и семинарах.
5.5 Solar Impulse
В 2003 году неутомимый Пикар объявил о новом, еще более амбициозном
начинании, взявшись за создание пилотируемого самолета на солнечных
батареях, способного облететь весь земной шар. Так появился проект Solar
Impulse.
Партнером Пикара и незаменимым СЕО компании стал швейцарский пилот и
бизнесмен Андре Боршберг. Он родился в Цюрихе, закончил инженерный
факультет Федерального политехнического института в Лозанне (EPFL),
получил в легендарном Массачусетском технологическом институте степень в
области менеджмента.
Главным, по понятным причинам, стал вопрос получения, накопления и
оптимального расходования солнечной энергии. В типичный полдень каждый
квадратный метр земной поверхности получает около тысячи ватт или 1,3
«лошадиных силы тепла». 200 квадратных метров фотоэлементов с 12-и % КПД
вырабатывают около 6 киловатт энергии. Много ли это? Скажем так, примерно
столько же было в распоряжении легендарных братьев Райт в 1903 году.
По поверхности крыла солнечного самолёта было смонтировано более 12 тысяч
ячеек. Их эффективность могла бы быть и выше - на уровне тех панелей, что
устанавливаются па МКС. Но более эффективные ячейки обладают и большим
весом. В невесомости это не играет роли, а на самолёте каждый килограмм
играл критически важную роль. Именно фотоэлементы оказались самым
тяжелым компонентом машины (100 килограммов, или около четверти веса
летательного аппарата), так что оптимизация этого соотношения стала самой
сложной задачей для команды инженеров.
На солнечный самолёт установили уникальную бортовую компьютерную
систему, оценивающую все параметры полета и предоставляющую
необходимую информацию пилоту, а также наземной команде.
В 2010 году начались первые и весьма успешные тестовые полеты. 7 апреля
2010 года был совершен пилотируемый полет на солнечной тяге. Управляемый
пилотом Маркусом Шерделемом самолет Solar Impulse провел в воздухе чуть
более часа. Создатель солнцелета Бертран Пикар находился в это время на
борту вертолета, летевшего рядом. Самолет Solar Impulse рассчитан на
горизонтальный полет в темное время суток и использует при этом энергию,
накапливаемую в литиевых аккумуляторах. После полета выяснилось, что
энергии, запасенной в аккумуляторах, хватило бы еще на 3 часа полета. В июле
2010 года солнцелет Solar Impulse совершил первый непрерывный
круглосуточный полет. Вес созданного прототипа составляет 1,6 тонны, размах
крыльев – 63,4 метра. 4 электромотора мощностью 10 лошадиных сил работают
за счет энергии, генерируемой 12 тысячами фотогальванических элементов.
«К утру в батареях оставалось еще около 10 процентов заряда, - рассказывал
воодушевленный Боршберг. - Это прекрасный и совершенно неожиданный для
нас результат. Наш самолет размером с авиалайнер и весит как автомобиль, но
потребляет энергии не больше, чем мопед. Это начало новой эры, причем не
только в авиационной индустрии. Мы показали потенциал возобновляемой
энергии: если уж мы можем на ней летать, то способны и на многие другие
вещи. С помощью новых технологий мы можем позволить себе сохранить
привычный уровень жизни, но потреблять гораздо меньше энергии. Ведь пока
что мы слишком зависимы от двигателей внутреннего сгорания и цен на
ресурсы!»
Впрочем, в Solar Impulse уже знают, что будет дальше. В 2013 году прототип
СОЛНЕЧНОГО САМОЛЕТА HB-SIB с обновленным оборудованием и
постоянным давлением в кабине пилота должен совершить первое кругосветное
путешествие на «солнечном крыле». Размах несущей поверхности составит
около 80 метров - больше, чем у любого современного авиалайнера. Ожидается,
что полет пройдет на высоте 12 километров. Правда, он не будет непрерывным.
Для смены экипажа из двух пилотов потребуется пять посадок. Ведь полет при
все еще невысокой линейной скорости займет более трех-четырех суток.
Перелет вокруг света произойдет в пять этапов. Двухтонная громадина с
размахом крыльев 80м (как у гигантского аэробуса А-380) пересечет
Атлантический океан и совершит беспосадочные трансконтинентальные
перелеты, используя энергию лишь солнечного излучения. Для сравнения, вес
аэробуса А-380 составляет 560 тонн, в то время как вес солнцелета Solar
Impulse всего 2 тонны. Не только соображения аэродинамики стали причиной
столь большого размаха крыльев. Ведь на них придется «расстелить» 250 кв. м
тончайшей, в 130 микрон толщиной, пленки из монокристаллического кремния,
которая послужит источником энергии этого удивительного летательного
устройства. Энергией солнечных фотоэлементов будут заряжаться
аккумуляторы, а от них, в свою очередь, будет подаваться электроэнергия к
моторам солнцелета. Согласно расчетам, на каждый квадратный метр
поверхности придется около 250 Вт энергии солнечного излучения. КПД
фотоэлементов сравнительно невелик и, в общем, на электрические нужды
солнцелета придется 12,5 кВт энергии (около 17 л.с.), причем, совершенно
«чистой», без выхлопов и сжигания кислорода. Проект Solar Impulse призван
показать возможности солнечных технологий.
Уникальность проекта Solar Impulse в том, что это именно пилотируемый
самолет на солнечной энергии, так как БПЛА на солнечных батареях выпущено
уже немало.[14]
5.6 Есть ли будущее у солнечной авиации в России?
Человечество на своем историческом пути в развитии техники - вначале создало
ракеты, потом отложило их и занялось развитием вертолетов, потом забросило
эту тему на века, занялось развитием летательных аппаратов легче воздуха
(воздушные шары, аэростаты и дирижабли), забросив и эту тему люди ринулись
заниматься самолетами и параллельно с этим этапом вернулся интерес к
ракетам и вертолетам. Возможно освоение воздушных шаров и дирижаблей, с
учетом разработок новых технологий и материалов. На фоне дороговизны
углеводородного топлива это вполне реально.
Самолет, построенный Можайским, официально запатентованный в 1881 году,
был первым в мире, который мог летать. Но слава досталась американцам,
братьям Вильбуру и Орвиллу Райт. Официально полет братьев Райт 17 декабря
1903 года, признан ФАИ (Международная авиационная федерация, является
международной организацией содействия авиации и космонавтики.) «первым
пилотируемым и управляемым полетом аппарата тяжелее воздуха с
двигателем».
Российское научное сообщество с интересом следит за развитием проекта
Solar Impulse. «Лайнер Solar Impulse это хорошее инженерное достижение,
демонстрация возможности длительного беспосадочного полета с
автономным использованием только солнечной энергии. Это, увы, не
найдёт себе применения в пассажирских или транспортных перевозках изза небольшой скорости планера, зависимости от погодных условий, низкой
грузоподъёмности и высокой цены лайнера. Зато теперь можно смело
сказать: «Да, человек может летать на энергии Солнца». Доказано Solar
Impulse», - комментирует младший сотрудник международного учебнонаучного лазерного центра МГУ, победитель конкурса молодежных
исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости»,
Сергей Запуниди. Но в 1903 году братья Райт были уверены, что пересечь
Атлантику на самолете невозможно. А спустя 25 лет Чарльз Линдберг сумел
долететь из Нью-Йорка в Париж.
В Проекте государственной программы Российской Федерации "Развитие
авиапромышленности" на период 2013-2025 гг. говорится о том, что
авиационная промышленность играет особую роль в экономике Российской
Федерации. При этом для нее неизменными остаются главные задачи –
обеспечение безопасности страны и (наряду с другими видами транспорта),
территориальной мобильности и межрегиональной интеграции.
В отдельных подпрограммах рассмотрены вопросы малой авиации, а также
сфера науки и технологий. Крупнейшей страной-производителем в
самолетостроении в 2011 году являлись США. Россия практически не была
представлена на мировом рынке новых гражданских ВС, и ее доля на рынке
самолетостроения составляла 4,8% – в основном благодаря продажам военных
самолетов.
. Доля российских производителей авиационной продукции в денежном
выражении к 2025 году составит 3,6 % и 11,9% в гражданском и военном
сегментах соответственно.
Из них объем бюджетных ассигнований Подпрограммы 7 "Авиационная наука и
технологии" (в ценах соответствующих лет) составляет:
2013–2015 годы:
216 441 700,00 тыс. рублей – за счет средств федерального бюджета
В том числе:
2013 год – 0 тыс. рублей
2014 год – 0 тыс. рублей
2015 год – 0 тыс. рублей
2016 год – 12 857 700,00 тыс. рублей
2025 год –25 070 000,00 тыс. рублей
Ожидаемые результаты реализации программы:
за Россией сохранен статус мировой авиационной державы;
авиационная промышленность обеспечивает значительный вклад в ВВП,
гарантирует значительное число высококвалифицированных рабочих
мест и обеспечивает переход экономики России на инновационные
рельсы развития.
Только без затрат на научные исследования в 2013 – 2015 гг., возможно, не
найдутся средства и на создание солнечной авиации и появление
пассажирских и грузовых самолетов, работающих на солнечной энергии,
станет вполне возможным в отдалённом будущем.
Заключение: 1. Президент РФ В.Путин и Премьер-министр РФ Д.Медведев
неоднократно заявляли о необходимости развития альтернативной энергетики,
но Россия по-прежнему ориентируется на сырьевые и традиционные источники
энергии: нефть, газ и гидро. Мы не пошли по пути ЕЭС, США и других стран,
которые поставили цель - развитие альтернативной энергетики.
В России практическое использование солнечной энергии крайне ограничено,
несмотря на широкие исследования, которые проводились и проводятся в этом
направлении. Сегодня солнечные электростанции являются одной из наиболее
дорогих используемых технологий производства электроэнергии. Несмотря на
это, в мире солнечная энергетика продолжает свое развитие. Лучистая энергия
будет дешеветь и уже через несколько лет составит весомую конкуренцию
нефти и газу. Поэтому, если мы не хотим остаться «в прошлом», нам уже сейчас
стоит работать над освобождением от зависимости поставок углеводородного
топлива.
Российские же перспективы развития солнечной энергетики до сих пор
вызывают активные споры среди экспертов отрасли. И это при том, что
количество солнечной радиации на квадратный метр поверхности на большей
части европейской территории России больше, чем в Германии. Германия —
мировой лидер в солнечной энергетики, где в год устанавливается около 1,5
гигаватт мощности солнечных батарей. [5]
Эксперты утверждают, что Россия нуждается в реализации подобных проектов,
так как это не просто перспективные пути для экономии в будущем, но и вектор
развития всего мира. Если в мире рынок альтернативных источников энергии за
прошедший год вырос почти в два раза, то в России никаких масштабных
изменений не произошло. [10,11,12]
Идея создания и развития в России наиболее динамично развивающейся
мировой высокотехнологичной отрасли – солнечной энергетики – с каждым
годом приобретает все большую актуальность. На основании достижений науки
есть полная уверенность в перспективе применения солнечной энергии в
России.
2. Имеет ли солнечная авиация будущее? Команда Пикара и Боршберга
находится только в начале пути, максимальная скорость рабочего прототипа - не
более 70 километров в час. Но первый шаг уже сделан.
3.В 1903 г. К.Э.Циолковский предложил начать непосредственное освоение
космоса с создания «эфирного поселения», т.е. околоземной обитаемой
станции, на орбите высотой 1000-2000 км. По существу это была первая
попытка проектирования орбитального корабля. Источником энергии на
орбитальном корабле, по мнению Циолковского, должно быть Солнце.
В космической отрасли используются все лучшие разработки человечества, на
МКС опробируются новейшие передовые технологии, и бортовое оборудование
космических кораблей – также наисовременнейшее. Использование их в
авиации, может вывести Россию на передовые рубежи в области использования
солнечной энергии. С оптимизмом глядя в будущее, есть уверенность в том, что
и в России в обозримом будущем просторы воздушного океана будут бороздить
солнечные самолёты.
Мои предложения: Построить солнечные электростанции в местах
наибольшего количества солнечных дней, города и аэродромы для солнцелётов
с парком зарядки аккумуляторов. Солнечные самолёты могут выполнять
разнообразные функции, в т.ч. осуществлять зарядку аккумуляторных батарей,
которые могут использоваться в качестве источников энергии для различных
потребителей в любое время суток.
Приложение: презентация «Солнечные батареи их свойства и сферы
применения»
Источники:
1.Энциклопедический словарь юного техника М. Педагогика, 1980 с.90, 220,
280,458
2. http://esco-ecosys.narod.ru/2012_1/art139.htm
3. Концепция энергетической политики России в новых экономических
условиях. Энергия, N 26-28, 05.08.1992, 1-6.
4. http://beautofan.ru
5.http://www.vensus.ru/index.php
6. http://smipress.ru
7. http://realty10.ru
8. Hevel Solar / http://www.hevelsolar.com/solar/.
9. М.И. Черкасов, Генеральный директор ООО «ЭКО МИР», журнал Energyfresh, Сентябрь 2010 г.
10. «Эксперт»
11. Энергетика мира: уроки будущего. Под ред. Башмакова И.А., МТЭА, -М.,
1992, 355-380.
12. Стребков Д.С., Муругов В.П. Энергосбережение и возобновляемые
источники энергии. Вестник сельскохозяйственной науки. -М., Агропромиздат,
1991, N 2, (413), 117-125.
13. http://pvrussia.ru/
14. http://solarb.ru/node/896
15. http://www.novate.ru/blogs/040310/14228/
16. http://en.wikipedia.org/wiki/T%FBranor_PlanetSolar
17. http://solnce-generator.ru/
18. http://ria.ru/moscow/20111201/503595030.html#
19. «Советская Сибирь», Олег Пчеляков, автор Павел КРАСИН.
20. http://www.solarbat.info/solnechnie-paneli/primenenie-solnechnix-panelei-vaviacii
21. http://tehnik4me.ru/vokrug-sveta-na-solntselete/
22. http://www.rg.ru/2012/12/06/neft.html
Дополнительные источники:
 Авиационное оборудование / под ред. Ю. П. Доброленского. — М.:
Военное издательство, 1989. — 248 с. — ISBN 5-203-00138-3
 Электрооборудование летательных аппаратов (Учебное пособие). —
Севастополь, 1974.
 Системы электроснабжения летательных аппаратов (Учебник) / под ред.
С.П. Халютина. — М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2010. — 428 с.
— ISBN 978-5-903111-42-8
 Кругликов Г. И. Методика преподавания технологии с практикумом. М.:
2003.
 Морозова Н.Г., Кравченко Н.Г., Павлова О.В. Технология 5-11 классы:
проектная деятельность учащихся . Волгоград: Учитель, 2007.
 Ступницкая М.А. Что такое учебный проект? М.: Первое сентября, 2010.
 Геннадий Дементьев. Р усский ветер – rusveter.ru