Агаджан Бабаев - Пустыня как она есть

Наряду с электрическими аккумуляторами в гелиотехнике широко применяются и другие системы аккумулирования энергии. А кроме того, некоторые области использования солнечного тепла и света сами по себе, по самой своей сути обеспечивают накопление энергии. На большом институтском поле продолговатые и низкие стеклянные панели, очень напоминающие парники. Это экспериментальные солнечные опреснители воды, которые в Институте солнечной энергии исследуются и улучшаются, в то время как их «предки» уже много лет работают в пустыне.

В совхозе «Бахарден» урочища Овез-Ших в Центральных Каракумах стоит прижавшееся к пескам стеклянное сооружение размером чуть поменьше стадиона. Это первый в стране бахарденский опреснитель парникового типа, созданный 15 лет назад для водоснабжения далеких пустынных пастбищ. Примерно столько же работает большой парниковый опреснитель в Узбекистане, в совхозе «Шафрикан» Бухарской области. Принцип действия такого опреснителя предельно прост. Залитая в него соленая вода испаряется, освободившиеся от соли водяные пары конденсируются на внутренней стороне покатой стеклянной крыши и стекают в водосборный желоб. Таким образом накапливается полученная пресная вода, столь необходимая жителям пустыни.

Правда, слово «бесплатно» не очень уместно, парниковые опреснители, как и большинство гелиоустановок, в процессе работы не требуют каких-либо расходов, однако нужны немалые первоначальные капиталовложения на строительство парников с бетонированными резервуарами. К тому же производительность Солнца в такой системе не слишком высока — с каждого квадратного метра остекленной поверхности можно получить лишь несколько литров пресной воды в сутки Вот почему в последнее время предпринимаются попытки объединить парниковое опреснение воды с другими, более выгодными процессами. На помощь приходит биология — производство пресной воды очень удачно сочетается с производством растительной пищи в условиях теплиц с управляемым микроклиматом. Опресненная вода частично сразу же направляется на полив растений, которым тоже достается немалая часть солнечного тепла и света. Так что опреснение оказывается бесплатным дополнением к обычному выращиванию овощей или ягод в парниках.

Подобные системы разрабатываются и начинают применяться во многих странах. В Соединенных Штатах Америки в пустынях штата Юта построены теплицы-опреснители площадью два гектара, а в пустыне штата Аризона — четыре гектара. В пустыне Руб-эль-Хали на берегу Персидского залива студентами Аризонского университета создана крупная установка, в которую входит 50 пластмассовых солнечных водонагревателей и 48 теплиц. Здесь получали с каждого гектара за один урожай почти 400 тонн томатов и более 700 тонн огурцов, которые обошлись дешевле, чем привезенные самолетом из соседних стран с мягким климатом.

В Ашхабаде в Институте пустынь и в Институте солнечной энергии проводятся работы по созданию теплиц с круговоротом влаги. В такой теплице, кроме привычных полок с растениями, размещены у самого края стеклянной крыши бетонированные желоба, куда со стекла стекает опресненная вода. Внутрь теплицы по трубам входит только соленая вода. Возможно, такие теплицы-опреснители войдут в широкую практику районов, богатых солеными водами. Но пока нужно тщательно исследовать все процессы, связанные с аккумулированием солнечной энергии как в опресненной воде, так и в самих растениях.

Задача всех этих исследований одна — создать теплицу с почти замкнутым циклом по воде, по возможности надежную и дешевую.

Существуют теплицы и с таким простым тепловым аккумулятором, как гравий. Им заполняют довольно объемистые желоба, над которыми расположены лотки с растениями. Днем гравий нагревается, для этого через него пропускают горячий воздух из верхних участков теплицы. А ночью вентилятор прогоняет сравнительно холодный воздух через сильно нагревшийся за день гравий, и благодаря этому средняя температура в теплице поднимается. В итоге растения получают больше тепла, растут быстрее и себестоимость их получается чуть ли не в два раза ниже, чем в обычной теплице без каменного теплового аккумулятора.

Гравий и крупные камни пробуют использовать в качестве аккумулятора солнечного тепла и на открытых посадках. В почву закапывают некоторое количество гравия так, чтобы верхний его слой выходил на поверхность. А дальше все идет по известному уже сценарию: днем гравий сильно нагревается, а ночью отдает тепло окружающей почве. В итоге сглаживаются резкие суточные колебания температуры почвы, что благоприятно сказывается на развитии растений, особенно на прорастании семян.

Во всем мире, в том числе и в нашей стране, проводится сейчас большой комплекс работ с целью приспособить солнечную энергию для обеспечения жилищ теплом или холодом. И холодильники и кондиционеры делают свое дело, обязательно затрачивая на это определенную энергию, довольно часто тепловую. В очень распространенных еще не так давно небольших бытовых холодильниках серии «Север» холод получают только с помощью тепла. Охлаждение здесь происходит при испарении аммиака, который циркулирует в теплообменном агрегате холодильника. Необходимую энергию аммиак получает от электрического нагревателя или даже от газовой горелки — такие варианты холодильника «Север» тоже выпускались.

Холодильные циклы, использующие солнечную энергию, уже применяются для охлаждения жилищ, для создания в них благоприятного микроклимата даже во время знойного среднеазиатского лета, когда сорок градусов в тени обычная температура. В некоторых системах используются растворы бромистого лития или хлористого кальция. Жидкий хладоноситель стекает по наклонной открытой крыше дома, где получает порцию солнечного тепла, необходимую для испарения воды и раствора. Затем сконцентрированный в результате испарения раствор поступает в абсорбционную холодильную машину, откуда охлажденная вода поступает в радиаторы, вмонтированные в потолок и стены, и охлаждает воздух в помещении.

Аналогичным образом работают солнечные отопители. Их теплообменные панели вмонтированы в стены и в крышу. Уже известные нам горячие ящики собирают солнечное тепло и передают его водяной системе отопления, радиаторы которой находятся в помещении. Ташкентский зональный научно-исследовательский институт типового и экспериментального проектирования совместно с Физико-техническим институтом Академии наук Узбекистана создали одноэтажный одноквартирный дом общей площадью 90 квадратных метров и жилой — 60 квадратных метров. Зимой для обогрева дома используется солнечное тепло. Вода, за день нагревшаяся в горячих ящиках, вмонтированных в крышу и южную стенку дома, передает тепло массивным аккумуляторам. Это большие массы гравия, засыпанного в пространство между двойными внутренними стенами дома. Днем аккумуляторы нагреваются, а ночью отдают накопленное тепло. Одно из самых разумных технических решений, с которым мы встречаемся в этом доме, исходит из того, что Солнце не должно на все сто процентов обеспечить дом теплом. Если рассчитывать на всевозможные погодные неожиданности или на самые холодные дни, которые, правда, бывают редко, то система солнечного отопления неимоверно усложнится. Поэтому в солнечном доме предусмотрено резервное отопление за счет сжигания природного газа или жидкого топлива. Система резервного отопления состыкована с солнечным обогревом, и можно считать вполне удачным итог их взаимодействия — в помещениях всегда достаточно тепло, а 70 процентов энергии для обогрева получают бесплатно от Солнца.