Да будет Свет! 6000 лет истории солнечной энергетики

Автор приводимого ниже материала — John Perlin (http://john-perlin.com/). Фактически это краткое изложение содержания книги Дж.Перлина «Let It Shine: The 6,000-Year Story of Solar Energy», изданной в 2013 году. Полностью книгу можно приобрести на Амазоне (http://www.amazon.com/Let-It-Shine-000-Year-Energy/dp/1608681327, на английском, естественно).

Перевод данного материала сделал М.Берсенев.

Небольшая выдержка из предисловия к книге, написанного Эймори Ловинсом (Amory Lovins):

“Джон Перлин — человек, который занимается историей использования солнечной энергии. Он излагает историю этого явления начиная с ранней китайской архитектуры, маленьких бронзовых зеркал, которые использовались для того, чтобы разжечь семейный очаг, через описание опасений изобретателей 19-го века, которые думали, что запасы каменного угля скоро иссякнут, до современных автономных зданий, использующих гелиотехнику во все возрастающих масштабах.
С замечательной глубиной, широтой охвата и точностью Дж.Перлин излагает то, как человечество полагалось на энергию солнца еще в карбоновую эру и показывает современный здоровый, удобный, производительный мир, основанный на солнечной энергии. В этом томе больше ума и здравого смысла, чем во всех федеральных отчетах, составленных в последнюю четверть века»

I. Использование солнечного тепла в прошлые века

Глава 1. Раннее использование энергии Солнца. Солнечная энергетика в Древнем Китае (6000 лет до нашей эры)

В новый каменный век крестьяне Китая в конструкции своих жилищ уже направляли каркасы домов и их причудливые ставни именно на южную сторону. Делалось это для того, чтобы ловить лучи солнца в зимнюю пору, чтобы оно обогревало внутреннюю часть дома. Свисающие тростниковые крыши их жилищ в период летнего высокого солнца позволяли отвезти интенсивное тепло вбок, и таким образом, внутри сохранялась относительная прохлада даже в самые жаркие дни.

А спустя 2000 лет после этого китайцы стали изучать движение Солнца по отношению к Земле уже с научным интересом. Знания, полученные в результате наблюдений, способствовали тому, что архитекторы древних китайских городов стали давать наказ строить основные улицы городов с востока на запад с целью улавливать зимнюю солнечную энергию для дополнительного отопления своих домовладений. В течении тысячелетий этот принцип при строительстве городов соблюдался в Китае, более того, и сейчас власть одобрительно относится к юго- ориентированным зданиям.

Глава 2. Солнечная Архитектура Древней Греции (500 -100 лет до нашей эры)

Еще Сократ выступал с утверждением, что дома, наполненные солнцем, представляют собой весомую ценность для комфорта проживающих в них людей и животных. В свою очередь, не менее знаменитый мудрец Аристотель учил своих студентов так разрабатывать проекты домов, чтобы они могли максимально использовать энергию солнца, и зимой в том числе. А в жаркие месяцы, наоборот, нужны такие дома, что сохраняют тень. Археологические раскопки в Греции подтвердили, что современники вышеуказанных мудрецов внимали своим учителям и действительно строили дома согласно этим советам.

Различные сооружения и здания в таких городах, как Афины, а также Делос, Олинфус, Приене и многие другие, и домовладения в сельскохозяйственных районах показывают, что солнечная архитектура при строительстве в Древней Греции внедрялась повсеместно как в самой Греции, так и в сопредельных с ней территориях.

Глава 3. Римская солнечная архитектура (100 года до нашей эры до 500 гг. нашей эры)

Один из самых знаменитых архитекторов Римской Империи Витрувий мог наблюдать те самые солнечные дома в недавно покоренной Греции, когда работал там военным инженером. Когда он создавал свою знаменитую работу «Архитектура», он указывал на важность правильной ориентации жилищ и зданий относительно солнца. Особенно это касалось ванных комнат и бассейнов. Из литературы того времени мы можем почерпнуть многие рекомендации Витрувия и конкретные инструкции по проектировке помещений домов. Ванны, их принятие, комнаты с бассейнами были чрезвычайно популярны у римлян, но нагреть такое большое количество воды для комфортного приема ванн было делом трудным. Со времен ранней Римской Империи и в дальнейшем большинство ванных помещений ориентировали на полуденное солнце в зимнее время, когда ванны использовались наиболее часто (летом же доступны реки, моря и водоемы).

Римляне уже в первом веке нашей эры покрывали свои большие окна либо просвечивающими камнями типа слюды или чистым стеклом, и это послужило настоящим прорывом солнечной энергетики в области строительства. Прозрачные материалы, такие как слюда и стекло, которые были знакомы римлянам, стали использоваться в качестве своеобразных уловителей, этаких «ловушек лучей». Римляне поняли, что с их помощью можно фокусировать солнечные лучи в определённое место (эффект лупы) и тем самым аккумулировать тепло себе во благо. Нагревая воду в ванной, к примеру.

Ориентация зданий с целью максимального использования солнца зимой в Римской Империи стала так популярна и широко внедрялась, что дошло дело даже до законодательного регулирования данного вопроса: если кто то своим строением загораживал солнечный свет, то жертва «темноты» могла требовать удаления препятствия, и виновный даже наказывался штрафом.

Глава 4. Обжигающие Зеркала (1000 лет до нашей эры – 1800)

Три тысячи лет назад китайцы открыли, что при помощи вогнутых линз можно концентрировать солнечные лучи в один пучок и извлекать тем самым огонь.

Много столетий спустя, примерно речь идет о 5 веке до нашей эры, древние греки независимо от китайцев разрабатывают нечто подобное у себя на Родине. И те, и те использовали эти изобретения для облегчения разведения костра, для извлечения пламени, чтобы готовить еду.

Позже, когда ученые естествоиспытатели Эпохи Ренессанса изучали эти древние изобретения, то наиболее предусмотрительные инженеры стали использовать данные открытия в военных целях, сжигая концентрированным солнечным лучом флот противников и даже сухопутные войска.

В дневниках с чертежами великого Леонардо да Винчи можно найти доказательства серьезных амбиций и планов итальянского изобретателя относительно использования изогнутых зеркал для промышленного нагрева материалов. Жители Парижа и Лондона с благоговейным трепетом могли наблюдать, как экспериментаторы фокусировали солнечные лучи в одной точке и тем самым плавили металлы и превращали куски стекла в стекловидное вещество.

Глава 5. Тепло для садоводства (1500-1800гг)

С закатом могущества Римской Империи использование прозрачных стекол продолжалось, но пошло на спад. Стекло все меньше использовалось в качестве уловителя потока солнечного света и почти сошло на нет, пока не наступило время великих географических открытий. Богатые граждане стали испытывать желание выращивать те же апельсины и иные экзотические фрукты и овощи родом из Азии и Нового света у себя дома. Особые теплицы, ориентированные на юг, стали теперь уловителями солнечного света с целью интенсифицировать рост целого ряда экзотических теплолюбивых сортов фруктов в условиях довольно холодного европейского климата, излишне холодного ввиду наступления так называемого «Малого Ледникового периода». Иногда подобные теплицы пристраивались к южной стороне дома, или организовывались в гостиной, а то и в библиотеке, преобразовывая «тусклые интерьеры» в более живые и яркие части и согревая места, где собирались люди.

В солнечные зимние денечки двери, что отделяли теплицы от основного дома, открывались настежь, чтобы позволить согретому солнечным светом воздуху свободно циркулировать по обычно тусклому и темному внутреннему пространству домовладений.

Глава 6. Горячие Солнечные Коробочки (1767-1800 нашей эры)

Солнечная коробка Х.Б.Сауссуре

В течение семнадцатого и восемнадцатого столетия произошло увеличение интереса к производству и использованию солнечной энергии ввиду все более массового внедрения стекла в повседневную жизнь. Люди все больше замечали столь поразительную способность стекла улавливать тепло солнечных лучей. В 1767 году швейцарец Хорас Б. де Сауссуре (Horace de Saussure) – человек энциклопедических знаний – вызвался определить экспериментальным путем, насколько эффективно стекло способно улавливать солнечный свет. Сауссуре сконструировал прямоугольный ящик из дерева, покрытый теплоизоляционной корой пробкового дерева по бокам, но вершину ящика сделал из стекла. Стекло поменьше он использовал для того, чтобы выстилать короб изнутри. Так как это устройство обладало способностью сохранять большое количество солнечного тепла, то его стали называть «горячая коробочка» или нагреваемый стрежневой ящик. Он стал прототипом солнечного теплового коллектора, которые используются для нагревания воды и отопления жилищ.

Проект нагреваемого стрежневого ящика и сами ящики Хореса Б. Сауссуре были выполнены так здорово, что с поразительной точностью повторяли процесс глобального потепления на планете. В ящике именно стекло являлось движущей силой «потепления» и оно помещалось в атмосферу, чрезмерно богатую двуокисью углерода, тем самым препятствуя потере тепла солнца.

Продолжение следует …