В суровых, изолированных, полупустынных регионах к северу от Каира в Египте, находятся 60 га огородов и садов с фасолью, горохом и апельсиновыми деревями. Выращивать эти культуры здесь невероятно сложно. Нужно огромное количество воды.
Рассказывает фермер Мостафа Тантави:
“Каждому растению требуется определённое количество влаги, и зависит это от сезона. Сейчас, например, гороху нужно очень много воды, я должен поливать поля по крайней мере по 5 часов в день. Апельсиновым деревьям и виноградникам нужно меньше жидкости, и в основном они нуждаются в поливке в зимнее время. Но в любом случае, у меня уходит как минимум 4 000 кубометров воды в день.”
Тантави откачивает на поверхность глубокие подземные воды при помощи старых дизельных машин. Но теперь местные ученые приехали в этот регион для того, чтобы из-за целого ряда причин, предложить новые альтернативные решения для поливки.
Фуад Ахмед Абульфоту, электроинженер из министерства водных ресурсов и ирригации Египта:
“Эти дизельные двигатели широко распространены в Египте для перекачки воды. И мы хотим изменить старые привычки. Всем хорошо известны проблемы, возникающие при использовании дизельных машин. Они очень шумные, и сильно загрязняют воздух, выбрасывают токсичные газы в атмосферу. И потом, они довольно дорогие в использовании и обслуживании. Нужно покупать дизельное топливо, проходить техосмотр, менять масло в двигателе, менять запчасти. В итоге всё это обходится фермерам невероятно дорого.”
Так как же добыть воду на поверхность экологически чистым и дешёвым путём в отдалённых регионах? За ответом на этот вопрос учёные обратились к Солнцу.
Габриэль Сала, координатор проекта:
“Мы направляемся на экспериментальную станцию, где проводят испытания по использованию возобновляемых источников энергии для подачи воды и орошения в полупустынных регионах.”
Экспериментальная станция находится в настоящей глуши. А вот это не совсем обычные солнечные панели. Они состоят из фотоэлементов совершенно нового поколения, и разработаны в Германии в рамках проекта исследований Европейского Союза.
Рассказывает Андреас Гомберт, оптический инженер фирмы Concentrix Solar/Soitec:
“Наша система называется “технология концентрированной солнечной энергии” и заключается она в следующем: каждая солнечная панель состоит из 200 маленьких линз, которые улавливают соленчное излучение и фокусируют его на очень маленькие солнечные батареи. Передняя часть панели используется только для улавливания и фокусировки света. Если мы посмотрим на заднюю часть панели, то увидим маленькие квадраты. Это устройства для сокращения тепла, которые впитывают его. Солнечные фотовольтаические клетки находятся внутри таких устройств. Диаметр каждой клетки всего лишь 2 милиметра.”
Подобно подсолнухам, панели весь день поворачиваются за Солнцем. Предполагается,что их эффективность во много раз больше,чем у традиционных солнечных пенелей.
Андреас Гомберт:
“В концентрированных системах энергии свет улавливается очень маленькими, но эффективными клетками. Преимущество в том, что концентрированная клетка улавливает в 2 раза больше света, чем клетка классической солнечной батареи.”
В идеальных условиях каждая панель может производить около 50 киловатт энергии в час. А эти испанские исследователи измеряют насколько эффективно действуют панели в различных метеорологических условиях.
Рассказывает Мария Мартинес, промышленный инженер фирмы ISFOC:
“Чем безоблачней небо и чем больше солнечного излучения в атмосфере, тем больше энергии могут производить эти панели. А температура имеет обратное влияние. Чем жарче воздух, тем меньше энергии будет вырабатываться. Но температура не самый важный фактор. Важнее всего ветер. Лёгкий ветер будет способствовать выработке энергии, потому что он охладит поверхность зеркал и линз, и вся система будет работать эффективней благодаря остыванию. Но сильный ветер может помешать движению панелей за Солнцем. А ещё из-за сильного ветра на поверхности зеркал может собираться много пыли, и это в значительной мере уменьшит эффективность работы панели.”
Внутри этого небольшого строения энергия перерабатывается и хранится для дальнейшего использования. Здесь немецкими электро-инженерами установлена сложная система.
Алексанлр Шиес, электроинженер:
“Мы получаем переменный ток, который поступает из солнечных панелей и вливается в сеть. Переключатели поддерживают напряжение в сети. А если солнечного света не хватает, то они передают достаточное количество тока к панелям, чтобы те могли поворачиваться за Солнцем. В этом ящике находится коробка контроля постоянного тока. И здесь мы осуществляем измерения и подачу к аккумулятору. А здесь расположены сами аккумуляторы. Резервуар довольно невелик, его мощности хватает на два дня, чтобы позволить панелям следовать за солнцем когда уж слишком облачно.”
Затем электричество используется, чтобы выкачивать подземные воды на поверхность из глубины почти в 40 метров, опреснять её и орошать близлежащие экспериментальные поля пшеницы под присмотром местных исследователей.
Фуад Ахмед Абульфоту, электроинженер:
“Мы планируем пригласить фермеров, людей из этого региона, чтобы они сами увидели экспериментальные поля. Вот это пшеничное поле убедит их лучше, чем все конференции и речи в пользу возобновляемой энергии. Люди увидят всё своими глазами, они поймут как извлечь пользу из систем концентрированной солнечной энергии. И мы собираемся помочь им понять эти преимущества. Когда у нас будет достаточно данных, мы переведём всё в цифры. Так что фермеры узнают, сколько нужно будет вложить денег и какую прибыль они получат. Они, благодаря наглядному примеру, поймут насколько полезной будет эта технология для ведения хозяйства.”
И учёные убеждены, что не только земледельцы выиграют от установки и развития таких станций в отдалённых полупустынных регионах.
Габриэль Сала, координатор проекта:
“Мы импортируем в Египет только концентрированные фотовольтаические клетки. Все остальные материалы, испольуемые при производстве этих систем, традиционны. Мы используем стекло, зеркала, металлы, железо. И все материалы можно добыть на месте. То есть мы создаём новые рабочие места. Значит системы не только улучшат условия работы фермеров, но и условия жизни всех обитателей региона. Мы решаем глобальную проблему энергоснабжения благодаря локальному подходу.”
Учёные надеются, что такое решение скоро станет возможным не только в Египте, но и в других развивающихся странах, где производится недостаточно электорэнергии и остро стоит проблема с энергоснабжением, но где много солнца, которое готово протянуть свою щедрую руку помощи.