Антон Любке - Техника и человек в 2000 году

По другим исчислениям температура солнечной энергии, излучающейся на землю, колеблется приблизительно от 6 000° до 8 000°.

Проблема использования солнечной энергии насчитывает много веков. Уже древние арабы были знакомы с действием солнечных лучей и, в частности, с способом их использования для технических целей. Так, зажигательное стекло было известно уже народам древности. Первое большое зажигательное стекло изготовил в первой трети XVII века астроном Маджини, за которым последовал ряд других.

Не останавливаясь на многочисленных опытах создания солнечных машин, отметим, что все они преследовали цель или путем действия солнечных лучей непосредственно превращать воду в пар или же подвергать ее давлению посредством расширяющегося под влиянием солнечных лучей воздуха.

Результатом десятилетних исследований в области непосредственного использования солнечной энергии является открытие американца Шумана в Филадельфии. Последний исходил из того взгляда, что солнечная силовая станция, чтобы иметь практическое значение, должна отличаться большим коэффициентом полезного действия, требовать незначительных затрат на свою постройку и поддержание и, наконец, не нуждаться в особо квалифицированном персонале для обслуживания. На нее не должны действовать ни бури ни ветры; ремонт каждой из ее отдельных частей не должен мешать работе всей установки.

Шуман путем опытов установил, что в теоретически совершенно изолированном, освещаемом солнцем резервуаре легко можно достигнуть температуры 540° без специального устройства солнечной машины. В усовершенствованном виде машина Шумана представляла собой дешевый рефлектор, отбрасывавший солнечные лучи в резервуар с водой, откуда шли отдельные паровые трубки, соединявшиеся в главную трубу, диаметром в 30 см, по ней пар переходил в машину низкого давления. Эта машина могла поднимать в течение одной минуты около 115 гл воды на высоту 100 м.

Рис. 18. Зеркало солнечной машины (в Миди, вблизи Каира) спереди.

По мнению самого Шумана подобные машины особенно важное значение имеют в тропических странах для орошения бедных водой местностей. В 1912 г. усовершенствованная Шуманом солнечная силовая станция была пущена в ход в Миди, вблизи Каира. При десятичасовой работе пять парообразователей такой машины в среднем давали 500 кг пара при одной атмосфере давления и мощностью в 50 л. с. В 1 800 км южнее Каира подобная установка обладала бы мощностью в 60–70 л. с. Задача этих солнечных машин заключалась не только в том, чтобы заменить весьма удорожаемый дальним транспортом английский уголь, но, главным образом, в том, чтобы орошать плантации хлопчатника, которые до сих пор орошались только примитивными бадьями и черпальными колесами, так называемыми сакие. Машина Шумана орошала около двухсот гектаров хлопковых плантаций.

Согласно проекту, представленному проф. Фесенденом Британской ассоциации, солнечная энергия может быть используема для получения энергии и другим путем. На высоко расположенном месте устанавливается плоский, прикрытый стеклянными дисками, резервуар для воды, подвергаемый действию солнечных лучей. Образующийся в нем водяной пар поступает в находящуюся приблизительно на той же высоте турбину низкого давления, которая опять-таки приводит в движение установленную рядом динамомашину.

Рис. 19. Положение того же зеркала (см. рис. 18) в полдень.

Получаемый в последней электрический ток применяется для приведения в движение расположенного ниже насоса, который в свою очередь подает воду из находящегося на одной плоскости с ним озера, реки в высоко расположенный резервуар. Последний питает основную силовую установку, состоящую из водяной турбины и соединенной с нею динамомашины. Даваемый последний ток может затем быть использован по желанию.

Из находящихся в работе солнечных двигателей следует отметить мотор, работающий на ферме для разведения страусов в Пассадена, близ Лос-Анжелеса в Калифорнии. Он состоит из очень большого конического зонта, снабженного с внутренней стороны 1 788 зеркалами, длиной в 60 см и шириной в 7 1/ 2см каждое. Зонт поддерживается легкой железной конструкцией (остовом) и так же, как паровой котел, находящийся в фокусе зеркала и достигающий 4 м длины, с помощью часового механизма движется в соответствии с видимым движением солнца по небесному своду. Паровой котел вмещает 670 л воды. Уже через час после восхода солнца в котле получается давление пара в 12 атмосфер. Отработанный пар автоматически возвращается в котел. Подобные же установки устроены были впоследствии в Перу и Калифорнии.

Проф. Берлинского университета Маркузе сделал в 1923 г. изобретение, также представляющее собою солнечную машину. Концентрируемые с помощью чечевиц лучи чрез маленькое отверстие попадают в шар — извне белый, а изнутри сильно зачерненный. Это отверстие представляет собою термический фокус тепловых лучей. Таким образом все лучи сначала попадают на внутреннюю часть шара, лежащую против отверстия, оттуда отражаются во все стороны внутри шара и уже не могут из него выскользнуть. Своей сравнительно большой поверхностью шар нагревает однако не воду, а особое масло, которое находится в окружающем шар и изолированном в защиту от теплопотерь металлическом сосуде. Это нагретое масло затем с помощью змеевиков переводится в отделенный от аппарата водяной котел, создает там пар высокого давления и с помощью насосов циркулирует взад и вперед, так что тепло, отдаваемое воде, быстро снова восстанавливается в масле. Этот новый аппарат имеет то преимущество перед всеми прежними попытками использования солнечного тепла, что солнечные лучи собираются почти целиком и нагревают не непосредственно воду, но жидкость с высокой точкой кипения.

В последнее время американец Аббот изобрел практическую солнечную машину для домашнего употребления. Поглощенные солнечные лучи передаются легко нагреваемому маслу, которое затем по трубам переходит в кухню и там нагревает жаровни. Абботу удалось целое лето варить без углей при помощи этой дешевой машины.

Солнечная энергия нашла себе применение не только для нагревания воздуха, воды и химических жидкостей, но и в целях непосредственного получения электричества. Ряд изобретателей освещал солнечными рефлекторами термоэлементы и таким образом, получал сравнительно крупный источник энергии.

Солнечная энергия поддается накоплению наряду с вышеописанными способами и другим путем, а именно химическим.