1.7 Обеспечение экологических свойств получения энергии. Энергетический кризис по причине истощения запасов газа, нефти, угля не будет грозить человечеству, если оно освоит в скором времени технологии применения возобновляемой энергии. Будут также решены вопросы загрязнения среды обитания выбросами транспорта и электростанций, обеспечения продуктами питания хорошего качества, получения медицинской помощи, образования, увеличения качества и продолжительности жизни. СЭС дают возможность открытия новых рабочих мест, усиливают энергетическую безопасность и качество жизни, независимость владельцев СЭС за счет распределенного и бестопливного производства энергии.

Создаются технологические процессы производства элементов СЭС, где химические процессы переработки и травления, неприемлемые с экологической точки зрения, заменяются на плазмохимические, вакуумные, лазерные и электронно-лучевые процессы. Большое внимание отводится утилизации производственных отходов, переработке компонентов СЭС после окончания их периода службы.

При использовании СЭС сочетаются органически среда обитания и природные ландшафты с энергетическими установками. СЭС формируют пространственно-архитектурные композиции, являющиеся солнечными крышами или фасадами зданий, торговых центров, ферм, крытых автостоянок, складов, теплиц. На территории СЭС можно организовывать розарии, виноградники, сажать сельскохозяйственные культуры, которые будут экологически чистыми.

1.8. Волноводные способы передачи электрической энергии

Так как единые энергетические системы в Европе, Южной и Северной Америке развиваются и появляются предложения по формированию глобальной солнечной энергетической системы, возникают задачи по разработке технологии передачи трансконтинентальных терраватных потоков электрической энергии. Конкурентом с системами передачи на постоянном и переменном токе может стать третий метод: волноводный резонансный метод передачи электрической энергии на повышенной частоте, предложенный впервые Н. Тесла в 1897 году и разработанный в 1995-2010 гг. в ГНУ ВИЭСХ.

• Энергия солнца для будущего мира. Часть 3 Возможное развитие бестопливной энергетики
• Энергия солнца для будущего мира. Часть 2 Солнечные модули в российской энергосистеме
• Энергия солнца для будущего мира. Часть 1 Солнечная энергия в качестве альтернативы атомной
• Японские компании разработали движущиеся солнечные батареи
• Ямайка обеспечит сельские дома солнечной и ветряной энергей
• Якутия собирается перейти на альтернативные энергетические источники
• Якутия переходит на альтернативную энергетику
• Южная Корея готова инвестировать более 35 млрд. долларов в альтернативную энергетику

Известные энергетические организации в большинстве стран мира вкладывают огромные средства и научные ресурсы в разработку технологии высокотемпературной сверхпроводимости для сокращения джоулевых потерь в линии.

Есть другой, вероятно, более результативный метод сокращения потерь в межконтинентальных и магистральных линиях электропередач: создать регулируемые волноводные резонансные системы для передачи электрической энергии в условия повышенной частоты в пределах 1-100 кГц, которые не применяют в замкнутой цепи активный ток проводимости. В однопроводниковой волноводной линии нет замкнутого контура, нет напряжения и бегущих волн, а есть стационарные (стоячие) волны емкостного реактивного тока и напряжения, сдвиг фаз которых равен 90°.

Посредством определения частоты тока, резонансных режимов в зависимости от длины линии можно задать в линии режим пучности узла тока и напряжения (например, для полуволновой линии). Из-за отсутствия сдвига фаз между стоячими волнами, активного и реактивного тока напряжения, наличия в линии узла тока, отпадает необходимость в формировании линии высокотемпературного режима проводимости, а потери джоулей становятся небольшими в связи с отсутствием активных замкнутых токов проводимости в линии и несущественными показателями емкостного незамкнутого тока рядом с узлами стационарных волн тока в линии.

Новая физика электрических процессов, имеющая отношение к использованию не активного, а реактивного тока, даст возможность решить три основных проблемы современной электроэнергетики:

- формирование сверхдальних линий передач электрической энергии с незначительными потерями без применения технологии сверхпроводимости;

- повышение пропускной способности электролиний;

- замена воздушных линий на однопроводниковые кабельные волноводные линии и уменьшение сечения жилы кабеля, несущей ток, в 20-50 раз.

В резонансной экспериментальной однопроводниковой системе передач электрической энергии, созданной в экспериментальном зале ВИЭСХ, была передана электрическая мощность, равная 20 кВт, при напряжении 6,8 кВт на расстояние6 мпо проводнику из меди диаметром 80 мкм в условиях комнатной температуры, эффективная плотность тока в проводнике при этом равнялась 600 А/м м2, а плотность мощности составила 4 МВт/м м2.

Из иных применений резонансной электроэнергетики, базирующейся на незамкнутых токах, выделяют высокочастотный бесконтактный электротранспорт, формирование местных энергосистем с применением возобновляемых энергетических источников, объединение оффшорных морских ВЭС с береговыми подстанциями, обеспечение электроэнергией потребителей в зонах вечной мерзлоты и на островах, однопроводниковые пожаробезопасные системы освещения улиц и зданий, пожароопасных производств.

Для тех, кто сомневается в существовании электрических незамкнутых токов, приведем утверждения двух выдающихся ученых в сфере электроэнергетики и электротехники.

«Исключительная сложность согласования законов электромагнетизма и существования электрических незамкнутых токов – одна из причин, почему мы должны допустить то, что токи, создаваемые изменением смещения, существуют» Д. Максвелл (имеется в виду закон индукции! Ред. определение: абсорбционный ток или ток смещения – величина, прямо пропорциональная скорости изменения электрической индукции. Данное понятие применяется в классической электродинамике. Его ввел Дж. К. Максвелл в ходе построения теории электромагнитного поля).

«В 1893 году я продемонстрировал, что нет необходимости применять два проводника для передачи электрической энергии… Передача электрической энергии посредством одиночного проводника без возврата была практически обоснована» Н. Тесла, 1927 год.

«Эффективность передачи может составлять 96-97% и почти без потерь… Если нет приемника, нет потребления энергии» Н. Тесла, 1917 год.

(Стоячие чистые волны могут установиться только при отсутствии затухания в среде и отражений волн от границы. Как правило, наряду со стоячими волнами, также имеют место бегущие волны, подводящие энергию к местам ее излучения или поглощения или расходования. Значит, каждая попытка отобрать из стоячей волны энергию должна сопровождаться синхронными и одновременным импульсом бегущей волны. Ситуацию может скрасить только то, что можно добавлять нагрузку, где удобнее – с узла стоячей волны или с любого конца. Но бегущая волна в условиях непрерывной и подключаемой хаотически нагрузки требует фокусировки – для этого и требуется провод, приводящий к точке потребления.

«Мои опыты показали, что для поддержания колебаний электричества по всей планете необходимо несколько лошадиных сил». Н. Тесла, 1905 год.

Также Н. Тесла ответил на вопрос: почему электроэнергетикой не были восприняты его идеи? «Мой проект удерживали законы природы. Мир был к нему не готов. Он обогнал время. Но те же законы восторжествуют в конце и с великим триумфом осуществят его». Н. Тесла, 1919 год.

Солнечная электроэнергетика требует поддержки государства для осуществления демонстрационных и пилотных проектов, нового ждет частный капитал Моргана, банкира, финансирующего работы Н. Тесла 100 лет назад.

Выводы

Солнечная энергетика, развивающаяся динамично, базирующаяся на мировых и российских инновационных технологиях, для топливной энергетики является альтернативой, в 2050 году она станет доминирующей на рынке чистых энергетических технологий, а к концу 21 века сможет обеспечивать 75-90% всех потребностей нашей планеты в электроэнергии.