— Чем обеспечен успех первой программы «1000 солнечных крыш» в Германии? — Программа использования альтернативных источников энергии в Германии интенсивно поддерживается на федеральном, региональном и местном уровне. Потребители, которые решились оплатить и использовать такую технику, получают безвозвратные или частично возвращаемые кредиты. Именно в этом случае реализация проектов по использованию солнечной энергии становится экономически выгодной. Другой аспект этого вопроса связан с менталитетом населения — и не только в Германии, но и во всей Западной Европе. Дело в том, что в высокоразвитых странах уже давно ведутся различные фактически государственные программы по экологическому воспитанию населения. В результате, формируется поддерживаемое обществом понимание необходимости минимизировать влияние человека на окружающую среду. Именно там возникло и получило интенсивное развитие движение «зеленых». Сейчас оно в состоянии стагнации, но в целом его люди поддерживают. В этом вопросе часто много спекуляции, но некоторые идеи совершенно здравые. В результате в Германии расширяется применение не только гелиоустановок, но и интенсивно развивается ветроэнергетика. Главное то, что передовые инженерные идеи уже давно вышли из области фантастики и перешли в область реального производства. Фирма Viessmann постоянно в группе общепризнанных фирм-лидеров, в том числе, и в области гелиоустановок. — Возможно ли применение в России технических решений по внедрению солнечных коллекторов, которые так хорошо реализованы в Германии? — Никаких препятствий для использования немецкого опыта нет. Однако следует сразу отметить: такие преобразователи энергии относительно дороги, в целом они в 1,3–1,7 раза дороже систем на основе обычных котельных и, к тому же, в условиях средней России, способны решить лишь часть проблемы, в основном, область их применения — это горячее водоснабжение. Когда мы рассматриваем гелиоустановки, правильнее говорить о прямом использовании термоядерной энергии. В отличие от всех традиционных первичных источников энергии (природный газ, «солярка») где мы имеем дело с аккумулированной солнечной энергией. Сегодня теоретически, технологически и практически найдены и опробованы решения — как это делать наиболее оптимальным образом. Продукция эта выпускается комплектно и серийно. Есть ряд естественных ограничений — прежде всего широта. Хотя любая точка земли получает практически одинаковое количество солнечной энергии, сложности возникают тогда, когда мы захотим превратить энергию солнечных фотонов в полезное для людей тепло. При помощи солнечного коллектора фотоны солнечного света (прямого или рассеянного — большого значения не имеет) поглощаются, поверхность поглотителя нагревается и немедленно сама увеличивает интенсивность сброса тепла в окружающую среду. Эффективность этого нежелательного для нас сброса накопленного было тепла так или иначе пропорциональна разности температур поглотителя и его наружного окружения. Именно по этой причине использование гелиоустановок ограничено широтой: чем севернее — тем больше вышеупомянутая разность температур и, следовательно, тем ниже потенциальная эффективность применения гелиоустановок. Если в солнечных коллекторах конвективные потери и потери через элементы конструкции снизить относительно просто, то с потерями за счет собственного теплового излучения поглотителя справится совсем не легко. Дело в том, что поглощающая поверхность должна как можно более эффективно улавливать фотоны в видимой части спектра (солнечный свет) и как можно меньше излучать в окружающую среду в инфракрасном диапазоне спектра. Для обычных поверхностей или покрытий (краски, матовые черненые поверхности) этому препятствуют законы физики: «если некоторое тело хорошо поглощает излучение, то оно хорошо его и излучает». Фирмой Viessmann в солнечных коллекторах используются специальные покрытия оригинальной структуры на основе кристалликов окиси титана, тех, которые используются для приготовления ослепительно белой краски, называемой в быту «титановые белила». А на солнечных коллекторах фирмы Viessmann они выглядят совершенно черными, даже отдают синевой. Дело в том, что эти микроскопического размера кристаллики ориентированы перпендикулярно к поверхности и торчат как волоски очень плотной щетины. В результате для видимого диапазона получается почти идеальная модель абсолютно черного тела, – все фотоны видимого диапазона прекрасно поглощаются — а в инфракрасном диапазоне, где располагается максимум излучения нагретого коллектора и где длина волны излучения соизмерима с размерами кристалликов, поверхность поглотителя выглядит почти как ничего не излучающее зеркало. Поэтому поглотители с такими поверхностями продолжают поставлять полезное тепло даже при отрицательных наружных температурах (до –10°С). Практически для наших широт эффективны именно такие неординарные решения и, к сожалению, в период с апреля по октябрь. Простые и, следовательно, относительно недорогие солнечные коллекторы применимы скорее для более южных широт: Греции, Италии и других стран этого климатического пояса. Гелиоустановки требуют для наших широт, как правило, включают в состав отопительного комплекса, поскольку даже при использовании современных технологий они способны обеспечить лишь потребность в горячей воде и то лишь частично. Комплекс, включающий в себя гелиоустановку, получается относительно сложным схемотехнически. Кроме того, есть ряд специфичных проблем, например, режим холостого хода, когда тепло уже никому не нужно, а Солнце не выключишь, да и установку не снимешь, необходимо использовать специальные теплоносители с большим диапазоном рабочих температур от +200°С до –50°С, специальные способы компенсации температурных расширений и еще ряд других, требующих для своего решения опыта и квалифицированного подхода. Все это, конечно, приводит к удорожанию системы, значительному увеличению сроков окупаемости и относительно редким грамотным практическим реализациям. Но не боги горшки обжигают: фирмой Viessmann одновременно с комплектными гелиоустановками поставляются обстоятельные инструкции не только по монтажу и эксплуатации этих устройств, но и по их проектированию: отпечатанные типографским способом на русском языке. Относительно пессимистичное отношение инженеров-практиков к гелиоустановкам в России, на наш взгляд, обусловлено сравнительной дешевизной неизмеримо более удобных в применении традиционных энергоносителей, а если говорить об альтернативных источниках, то здесь у нас выбор намного шире и богаче, по крайней мере, в смысле идей, чем на Западе, что и «расхолаживает» постоянно ищущую российскую инженерную мысль в отношении уже «всем известных» гелиоустановок. — Возможны ли в начале 21 века какие-либо изобретения в области использования солнечной энергии, кардинально меняющие положение дел в этом секторе? — Вряд ли. Дело в том, что термодинамика давно наложила табу на все «неклассические» механизмы преобразования энергии. Ведь то, с чем инженеры сегодня имеют дело на практике, базируется на идеях и научных открытиях, как минимум, 50-летней давности. А за прошедшие пятьдесят лет, к сожалению, не появилось принципиально новых источников энергии или способов ее преобразования. Но технические новинки появляются постоянно. — Особенности применения солнечных коллекторов как части комплекса водоснабжения? — По вопросу особенностей применения солнечных коллекторов как части комплекса горячего водоснабжения в Германии есть богатый наработанный опыт. В технической документации фирмы Viessmann он изложен в изобилии и на русском языке. Гелиоустановка — совершенно нормальная идея для решения проблем горячего водоснабжение в каком-либо южном санатории или курорте. В районе российского южного побережья Черного моря вполне достаточно площади крыши здания, чтобы частично снабжать его теплом в межсезонье и полностью обеспечить горячей водой в сезон отпусков. Повышенные среднегодовые температуры там гарантируют высокий КПД использования солнечной энергии. Он будет достигать примерно 50–70%. Это хороший вариант, учитывая то, что с каждого квадратного метра можно получать примерно 400–500 Вт. В Берлине есть комплекс, где 5 тысяч квадратных метров покрыто солнечными коллекторами. Это уже сравнительно большие мощности, 200 кВт и более. — Какая из стран мира добилась наилучших результатов в области применения солнечных коллекторов? — Наибольших практических результатов в смысле числа работающих гелиоустановок скорее всего добились южные страны: Италия, Греция, Испания и т.д. Так в Риме или Мадриде солнечные коллекторы можно увидеть на многих общественных (социальных) зданиях — для горячего водоснабжения. Причем там используются достаточно технологически примитивные коллекторы. Для Германии скорее типичны более рафинированные технические решения. Фирма Viessmann является изготовителем как раз такого, более совершенного и высокотехнологичного оборудования. Например, в некоторых моделях наших солнечных коллекторов используются тепловые трубы, более привычные для военной и космической техники. Для подавления конвективных теплопотерь коллекторы вакуумируются и т.д. Но у нас есть достаточно недорогие, но очень эффективные коллекторы обычной конструкции. И самое главное: фирма Viessmann всегда старается поставлять весь комплекс устройств и даже монтажных приспособлений, позволяющих решить задачу в комплексе и из одних рук, чтобы было так: сказал – сделал; сделал – не нужно переделывать. — Внедрение энергосберегающих технологий — это проблема техническая или политическая, требующая поддержки на государственном уровне? Скорее, политическая. Реальность такова, что, к примеру, на даже на севере Германии каждый пятый или десятый жилой дом у обычных людей оснащен гелиоустановкой. Это связано со многими факторами: общественное мнение, государственная поддержка на федеральном и местном уровне, и даже на уровне коммун. В этой цепочке участвуют изготовители оборудования, банки, монтажные фирмы, государственные и общественные организации. Выгодно всем. Но не следует обольщаться: проблемы также имеются. Тем не менее — там, где есть государственная поддержка ресурсосберегающих технологий и ответственные производители, предлагающие комплексный подход, внедрение гелиоустановок реально и выгодно. Можно считать такую поддержку со стороны общества и государства эффективными инвестициями в будущее.