Обнаружено, что в некоторых естественных соленых озерах темпе-
ратура воды у дна может достигать 70 °С. Это обусловлено высокой
концентрацией соли. В бессолевом водоеме поглощаемая солнеч-
ная энергия нагревает в основном поверхностный слой, и эта теп-
лота довольно быстро теряется, особенно в ночные часы и при хо-
лодной ненастной погоде из-за испарения воды и теплообмена с
окружающим воздухом. Солнечная энергия, проникающая чере3
всю массу жидкости в солнечном пруду, поглощается окрашен
ным в темный цвет дном и нагревает прилегающие слои жидкост .
в результате чего температура ее может достигать 90—100 °С, в
время как температура поверхностного слоя остается на УРоВ
20 °С. Благодаря высокой теплоемкости воды в «солнечном прУ^
за летний сезон накапливается большое количество теплоть»
вследствие низких тепловых потерь падение температуры в Н
нем слое в холодный период года происходит медленно, TaIS-eI1-
солнечный пруд служит сезонным аккумулятором энергий-
лота к потребителю отводится из нижней зоны пруда. Обычно ^
бина пруда составляет 1—3 м. На 1 м2 площади пруда тре^У
220 • ........
>-—1000 кг поваренной соли (можно заменить хлоридом маг-
Наиболее крупный из действующих солнечных прудов нахо-
в местечке Бейт-Ха-Арава в Израиле, его площадь составля-
^ 250 000 м2. Используется для производства электроэнергии,
эдектрическая мощность энергетической установки равна 5 МВт.
Себестоимость 1 кВт • ч электроэнергии значительно ниже, чем на
СЭС Других типов.
Описанный эффект достигается благодаря тому, что по глуби-
не солнечного пруда поддерживается градиент поваренной соли,
направленный сверху вниз, то есть весь объем жидкости как бы
разделен на три зоны, концентрация соли по глубине постепенно
увеличивается и достигает максимального значения на нижнем
уровне. Толщина этого слоя составляет 2/3 общей глубины водо-
ема. В нижнем конвективном слое концентрация соли максималь-
на и равномерно распределена в объеме жидкости. Итак, плот-
ность жидкости максимальна у дна пруда и минимальна у его по-
верхности в соответствии с распределением концентрации соли.
«Солнечный пруд» служит одновременно коллектором и аккуму-
лятором теплоты и отличается низкой стоимостью по сравнению с
обычными коллекторами солнечной энергии. Отвод теплоты из
«солнечного пруда» может осуществляться либо посредством
змеевика, размещенного в нижнем слое жидкости, либо путем от-
вода жидкости из этого слоя в теплообменник, в котором циркули-
рует теплоноситель. При первом способе меньше нарушается тем-
пературное расслоение жидкости в пруду, но второй способ тепло-
технически более эффективен и экономичен.
«Солнечные пруды» могут быть использованы в гелиосистемах
отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зда-
Ний, для получения технологической теплоты, в системах конден-
сиРования воздуха абсорбционного типа, для производства элек-
троэнергии. СЭС на базе «солнечных прудов» снимает ряд про-
Лем, свойственных другим типам СЭС: требуется меньше затрат
°Нструкционных материалов на единицу используемой площади;
Роще решаются вопросы тепловой аккумуляции. Пруд глубиной
0 Двух метров способен обеспечить непрерывную работу СЭС при
Рекращении инсоляции на срок до недели; пруды большей глу-
Ны могут обеспечить сезонный цикл аккумуляции. «Солнечные
^¦ЦЬ!» — экологически приемлемые сооружения, тем более что
озера в естественных условиях существуют веками и не-
создаются искусственно.
221
Опыт строительства и эксплуатации разных типов СЭС
незначителен, особенно это относится к космическим СЭС, ахо
дящимся в начальной стадии разработки. Пока СЭС не могут яь
ляться полностью автономными источниками питания непрерыв
ной длительной эксплуатации, а могут успешно использоватьс
лишь как дополнительные (или аварийные) источники электриче
ской энергии.
Еще одной очень заманчивой перспективой выглядит создана
солнечных аккумуляторов энергии на основе «очувствленных» Щрк
Идея аккумуляции энергии заключается в облучении кристалла
солнечным излучением, в результате которого кристалл приобре-
тает окраску за счет трансформации ЦЭЧ. Это «трансформирован-
ное» состояние сохраняется в кристалле десятки лет.
Однако при нагреве такого кристалла до температуры 100
150 °С (в зависимости от типа ЩГК температуры могут быть раз-
ными) в нем наблюдается термолюминесценция, причем спектр
термолюминесценции представляет собой серию взаимонаклады-
вающихся пиков в спектральном интервале 400—700 нм. Процесс
свечения со времени установления температуры — визуально хо-
рошо воспринимаемое глазом зрелище, заканчивающееся серией
последовательных вспышек; весь процесс продолжается около 5
минут. Эффект длительной оптической памяти на ЩГК обнару-
жен автором книги.
На рис. 3.8 показан спектр термолюминесценции монокри-
сталла NaCl, «очувствленного» в парах Na. Кристалл «очувствлял-
ся» и облучался солнечным излучением в 1982 г.; спектр термолю-
минесценции записывался в 1995 г.
Физическая интерпретация длительной электромагнитной па-
мяти на ЩГК приведена выше (§ 2.4), но в плане аккумуляции
солнечной энергии этим красивым эффектом пока все и ограни-
чивается. Следующим этапом решения данной задачи в общей
проблеме альтернативных источников энергии является разработ-
ка методики создания практически востребованных аккумулятО\'
ров на основе оптической памяти «очувствленных» кристаллов.
В случае, если наша цивилизация будет более эффективно ис
пользовать солнечное излучение с помощью идеальных солне4\'
ных батарей, вынесенных в Космос, и можно будет регистрировзТ
вид излучения с температурой 900—1500 К, то есть отработанНУ10
энергию от поверхности солнечных батарей, тогда станет возмо*
ным существенное накопление солнечной энергии и останет
единственная проблема — как ее из космоса доставить на ЗеМЛ1°-
222 , ..... . ...
/, отн. ед.
1,0-
0,5-
400
640
680
500
600
700 X, нм
Рис. 3.8. Спектр термостимулированной люминесценции «очувствленного» в
парах Na кристалла NaCl и экспонированного солнечным УФИ (Т= 127 °С;
скорость нагрева V— 0,13 К/с)
С другой стороны, принципиально возможно использование
низкотемпературной люминесцентной реакции для облучения
полупроводниковых фотоприемников и получения фото-ЭДС.
Однако пока такое решение скорее относится к области научной
фантастики, чем к области практической энергетики. Решение
этой задачи основано на грамотном и практически целесообраз-
ном использовании закона сохранения и превращения энергии.
§3.12. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
Человек — существо биологическое и одновременно социаль-
ное. Ему присущи как биологические, так и социальные потребно-
Сти, он нуждается и в продуктах питания, и в духовных ценностях.
^а все это затрачивается труд. Но есть еще такие потребности, ко-
°РЫе человек удовлетворяет без труда: воздух, солнечную энер-
И1о и воду он получает даром.
Будем называть эти потребности экологическими в отличие от
0иМально-экономических, связанных с трудом. Экологические по-
сти изначально не осознавались человеком, но при удовле-
Рении все возрастающих социально-экономических потребно-
223
стей они стали предметом его заботы: все меньше чистого возд\\п,
и чистой воды, да и солнечные лучи все труднее проходят скв
облака смога. Теперь экологические потребности тоже стали cr3*1
заны с затратами труда, и они уже не отличаются с экономичен -
точки зрения от прочих потребностей. В любом цивилизованно\"
обществе природные ресурсы — вода, недра, земля, атмосферц,,.
воздух, флора и фауна — являются объектами специальных
ноположений и постановлений, регламентирующих их использо
вание и охрану. В систему правовой охраны биосферы в России вхо
дят четыре группы юридических мероприятий:
• правовое регулирование использования, сохранения и возоб-
новления природных ресурсов;
• организация воспитания и обучения кадров, финансирова-
ние и материально-техническое обслуживание природоохранных
действий;
• контроль за выполнением требований охраны природы;
¦ • юридическая ответственность правонарушителей.
Совокупность природоохранных норм и правовых актов обра-
зует природоохранное законодательство. В настоящее время в Рос-
сии осуществляется переход от административных к преимущест-
венно экономическим методам управления природоохранной дея-
тельностью. Однако в условиях гипертрофированного развития
рынка наметилась реальная опасность для сохранения и воспроиз-
водства природных ресурсов.