Гелиотехника
Гелиотехника (от гелио... и техника), отрасль техники, изучающая преобразование энергии солнечной радиации в др. виды энергии, удобные для практического использования.
Солнце посылает на Землю неистощимый поток лучистой энергии. Плотность этого потока на границе атмосферы достигает 1,4 квт/м2 (см. Солнечная постоянная), однако значительная часть его поглощается земной атмосферой. На уровне моря плотность прямой солнечной радиации редко превышает 1,0-1,02 квт/м2. В гелиотехнических расчётах принимают среднее значение этой величины, равное 0,815 квт/м2. - Попытки использовать энергию солнечного излучения предпринимались ещё в древности, но серьёзного практического применения они не имели. Лишь в 1770 О. Соссюром (Швейцария) была построена гелиоустановка типа "горячий ящик". Интерес к Г. заметно повысился во 2-й половине 19 в.: появились опытные образцы воздушных и паровых солнечных двигателей А. Мушо (Франция), Дж. Эриксона (Швеция), А. Эниаса (США). В России в 1890 В. К. Цераский провёл серию экспериментов с плавкой различных металлов, помещая их в фокусе параболического зеркала. В 1912 по предложению Ф. Шумана (Германия) и У. Бойса (Великобритания) вблизи Каира (Египет) была сооружена крупная по тому времени солнечная энергетическая установка мощностью около 45 квт. В 30-х гг. 20 в. были разработаны методы инженерного расчёта гелиоустановок, которые всё чаще стали применяться (главным образом в районах с большим числом солнечных дней в году) в качестве источников электроэнергии, для опреснения воды, сушки и т.п. Особенно большое значение приобрели работы по прямому преобразованию лучистой энергии Солнца в электрическую в связи с освоением космического пространства (см. Солнечная батарея).
Солнечная энергия "даровая", однако её использование далеко не всегда экономически целесообразно из-за высоких капиталовложений при сооружении гелиоустановок. Различные исследователи по-разному оценивают перспективы развития Г. Французский физик Ф. Жолио-Кюри считал вероятным широкое использование солнечной энергии уже в ближайшие десятилетия. Интенсивные научно-исследовательские работы в области Г. ведутся во многих странах. Гелиоустановки изготовляют серийно для практического использования в США, Японии, Франции и др. странах. В Советском Союзе значительны работы Энергетического института им. Г. М. Кржижановского в Москве, сотрудники которого разработали многие основные вопросы теории Г. и создали ряд опытных установок, успешно прошедших испытания. Исследования в области Г. ведутся гелиотехническими лабораториями в Узбекистане, Туркмении, Армении.
Широкому практическому использованию солнечной энергии препятствуют её сравнительно малая плотность и непостоянство поступления. Из-за этого приходится применять большие поверхности, улавливающие радиацию Солнца, либо устанавливать гелиоконцентраторы, с помощью которых повышают плотность потока и получают высокую температуру на приёмной поверхности преобразователя. Непостоянство солнечной энергии заставляет прибегать к аккумулированию энергии (тепловыми, электрическими, химическими и др. аккумуляторами) и готовой продукции (например, при опреснении минерализованной воды, при водоподъёме из колодцев и т.п.) или использовать схемы потребления со свободным графиком расхода энергии (например, при ирригации и мелиорации).
Наиболее перспективно применение Г. в сельском хозяйстве для многочисленных малоэнергоёмких и рассредоточенных потребителей, когда сооружение дорогостоящих линий электропередачи экономически нецелесообразно, а топливо приходится подвозить издалека.
Такие условия типичны, например, для ряда южных районов СССР. Особое значение Г. имеет для развития животноводства, в частности в Туркменской ССР, где большие пастбищные массивы используются далеко не полностью только из-за отсутствия пресной воды. В таких районах опреснение минерализованных вод с помощью солнечной энергии пока наиболее экономично.
Современные достижения химии и физики, применение дешёвых материалов с высокими техническими характеристиками (конструкционные пластмассы, прозрачные и алюминированные синтетические плёнки, селективные покрытия приёмных поверхностей и т.д.) способствуют повышению производительности гелиоустановок и снижению их стоимости, что существенно расширяет границы практического использования энергии Солнца.
Лит. см. при статьях гелиоустановка, Гелиоконцентратор.
Б. А. Гарф.