Как сконцентрировать солнечную энергию?

Как сконцентрировать солнечную энергию?Ученые из Новосибирска принимают активное участие в реализации государственной программы по защите экологии Байкала. Речь идет о создании современной технологии утилизации бытовых стоков и органических отходов на острове Ольхон. Проблема усугубляется тем, что с определенных пор это место стало привлекательным для туристов. Туристические базы стали расти, как грибы после дождя, что закономерно привело к плачевным последствиям для экологии озера. Местная власть, конечно, спохватилась, но действует она в знакомом стиле: владельцев туристических баз начали нещадно штрафовать за нарушение экологических норм. Однако вряд ли это можно назвать выходом из ситуации, поскольку для местных жителей обслуживание туристов является чуть ли не единственным способом заработка. Необходимо было найти грамотное техническое решение проблемы. По большому счету – предложить людям инновационную технологию, которая позволила бы организовать «жизненный цикл» без ущерба для экологии. Эту задачу как раз и попытались решить новосибирские ученые.

Первым наглядным результатом стала постройка «умного» биотуалета, представляющего целый комплекс, который моделирует базовую часть системы жизнеобеспечения экодома. Он уже введен в эксплуатацию для персонала одной из туристических баз, где работает около двадцати человек.

Почему именно биотуалет стал отправной точкой для демонстрации новой технологии? По словам разработчика – сотрудника Института теплофизики СО РАН Игоря Огородникова – на примере этого биотуалета можно наглядно продемонстрировать возможности солнечной энергетики, а также возможности производства удобрений из кала и мочи. Надеюсь, не нужно объяснять, насколько актуально для Ольхона такое решение. С одной стороны, мы помогаем жителям использовать альтернативные источники энергии (а на Ольхоне солнца хватает), с другой стороны, мы находим способ утилизации отходов жизнедеятельности. Причем, мы не просто от них избавляемся, а используем их с пользой. Биотуалет, таким образом, становится наглядной моделью, на которой демонстрируются реальные возможности данной системы. По сути дела, это один из способов избавления от фекалий, которые ежегодно накапливаются на острове и затем попадают в воду Байкала.

Принципиально то, что ученые реализовали свою идею, следуя в русле той концепции, которую они пропагандируют уже в течение многих лет. Созданный ими комплекс теперь ясно показывает каждому местному жителю, каким путем можно организовать на острове замкнутый цикл жизнедеятельности, не нанося ущерба природе. Я бы сказал, что это давняя мечта Игоря Огородникова, нашедшая теперь воплощение в материале. Причем, здесь не было каких-то безумных затрат. Ученый разработал проект самой системы и с помощью нескольких местных жителей собрал комплекс из того, что было под рукой.

«Когда людям об этом рассказываешь, - говорит Игорь Огородников, - они твои слова почти не воспринимают. Другое дело, когда они видят такую систему своими глазами и могут ее потрогать».

Как признался ученый, местные жители поначалу относились к данному проекту скептически. Скепсис прошел только после того, как они увидели комплекс в действии. Многие не могли поверить: «Удивительно – на улице двадцатиградусный мороз, а внутри – плюс двадцать пять. И без всякой печки».

Для нагрева воды был спроектирован специальный солнечный концентратор – стопроцентно наше изобретение Обогрев биотуалета и нагрев воды осуществляется за счет солнца. Для нагрева воды был спроектирован специальный солнечный концентратор – стопроцентно наше изобретение. То есть ученые не стали закупать китайские солнечные коллекторы, а постарались сделать оригинальную конструкцию, которую по готовому проекту в состоянии самостоятельно изготовить любой «рукастый» мужик. Солнечный концентратор имеет вогнутое зеркало общей площадью 5 кв. метров. Он работает по принципу гиперболоида, фокусируя солнечные лучи. В его контуре происходит циркуляция антифриза, нагревающего воду  (путем теплообмена) в водяном аккумуляторе. В принципе, отмечает Игорь Огородников, можно было использовать любые другие системы нагрева. Просто у хозяев базы, где строился этот биотуалет, имелось пять кв. метров зеркал, с которыми они легко расстались (не желая тратиться на закупку специального оборудования). Решение оказалось удачным. Самое главное, что подобная экзотика возникла почти из ничего. Но тем не менее – работает!

Как сконцентрировать солнечную энергию?Концентратор установлен на двух платформах, позволяющих вручную настраивать его на солнце. Есть возможность настраивать и угол. Антифриз циркулирует в солнечном адсорбере, куда попадают сфокусированные солнечные лучи. Температура нагрева доходит до 100 градусов Цельсия. Ширина зеркал составляет 10 см. Предлагается после тестовых испытаний дополнительно разрезать их пополам, тем самым увеличив температуру на адсорбере.

Кроме этого, на южной стенке биотуалета смонтирован воздушный солнечный коллектор площадью 3,4 кв. метра. Температура в нем поднимается до 70 градусов Цельсия. Теплый воздух «загоняется» внутрь с помощью вентилятора, автоматически. Он проходит по трубе через простейший галечный тепловой аккумулятор. Камни нагреваются и отдают тепло в помещение снизу, через специальные отверстия. Об эффективности такого устройства свидетельствует тот факт, что  температура на уровне 1 м. от пола поднимается до тридцати градусов.

Система обогрева, конечно же, является самой «умной» частью комплекса. Именно ее и пришлось продемонстрировать в первую очередь. По сути, ученые наглядно показали, что солнце на Ольхоне является важнейшим энергетическим ресурсом, которым не стоит пренебрегать.

Причем, данная система максимально проявляет себя как раз в ясные морозные дни. В пасмурную погоду можно использовать кратковременный электрический нагрев. Учтем, что стены биотуалета имеют неплохую теплоизоляцию толщиной 10 см. Пол и потолок – 15 см. Туалет дополнительно оборудован вытяжным вентилятором, действующим непрерывно (хотя для него предусмотрен выключатель). Поэтому никаких неприятных запахов и застоя воздуха внутри нет.

Что касается фекалий, то здесь предусмотрен раздельный сбор кала и мочи. Делается это нехитрым способом, путем установки дополнительного мешка в приемной емкости. Для чего нужен раздельный сбор? Как я уже сказал, отходы человеческой жизнедеятельности рассматриваются здесь как сырье для получения натуральных удобрений. Дело в том, что концепция экодома предполагает создание круглогодичного биовегетария – солнечной теплицы для выращивания овощей и зелени. Кал и моча подвергаются ферментации, после чего становятся пригодными для указанной роли. Разработчики предполагают весь этот процесс осуществлять внутри биотуалета, для чего там будут размещаться дополнительные емкости с местным грунтом и пульверизатор с концентрированным почвенным раствором (выступающим в роли «закваски», которая вообще исключает появление патогенов, а значит – неприятного запаха).

Как заметил Игорь Огородников, почвы на Ольхоне очень бедные. Фактически – глина с песком. Поэтому именно такая «творческая» переработка фекалий позволит в перспективе организовать интенсивное тепличное хозяйство. Таким образом, создание круглогодичного биовегетария – следующий, принципиально важный шаг в развитии данного направления. Отметим, что решение указанной задачи потребует тесного сотрудничества с биологами, почвоведами, биохимиками и растениеводами. И совсем не исключено, что союз физиков и биологов создаст реальные предпосылки для технологического прорыва. Ведь, по сути, речь уже идет о создании теплиц Шестого поколения.

Олег Носков

http://academcity.org/content/kak-skoncentrirovat-solnechnuyu-energiyu