Емеля и печь (EUR3)

Любой миф отличается от реальности тем, что при более детальном рассмотрении в мифе вовсю вылазят натяжки, неувязки и несообразности, в то время, как реальность мира обычно неожиданно подтверждается из сотни казалось бы — несвязанных, но подтверждающих реальность источников.

Миф всегда интересен и прост, реальность всегда многогранна и противоречива. Миф — это ловушка нашего сознания, которое ищет простых объяснений и лёгких путей.
Это — экономия нашим мозгом наших собственных, весьма ограниченных мыслительных ресурсов. Думать трудно, а думать постоянно — трудно вдвойне.

Поэтому-то столь популярны и понятны людям сюжеты о галушках, которые сами попадают в рот, скатерти, которая сама готовит обед и ужин или печке, которая сама возит главного героя по местам героических и сексуальных подвигов. И, надо сказать, что самобеглая печка — это отнюдь не только исконно русский сюжет:


Именно таким сюжетом сейчас является "бесплатная солнечная энергия".
Которая, в общем-то, в условиях поверхности небольшой планеты, обращающейся на расстоянии в 150 млн. километров от жёлтого карлика спектрального класса G2, является отнюдь не бесплатной.

Именно этот жёлтый карлик, наше с вами Солнце, и является той, основной печкой, в которую мы хотим засунуть революционера Лазо концепцию солнечной энергетики.
С одной стороны — такой спектральный класс нашего Солнца позволил ему светить нам вот уже 4,5 миллиарда лет ( и позволит светить, как минимум ещё 3,5 миллиарда). С другой стороны — светимость нашей центральной звезды, хоть и обеспечивает нам комфортную температуру на поверхности нашей планеты, в целом — сугубо недостаточна для организации сколь-либо эффективной солнечной энергетики, основанной на прямом преобразовании лучистой солнечной энергии в электричество или даже тепло.

Ведь солнечная постоянная на земной орбите составляет всего лишь 1 367 Вт/м².

Именно от значения этой солнечной постоянной и пляшут все расчёты, связанные с солнечной энергетикой. Солнечная постоянная — это и есть та "печка", от которой мы должны измерять судьбу и жизнь революционных преобразований на Дальнем Востоке в вопросе построения новой энергетики, основанной на прямом преобразовании энергии Солнца во-что либо отличное от красивого женского загара.

Однако, цифра в 1 367 Вт/м² солнечной постоянной — это лишь "оценка сверху" для нашего Емели (ну или Лазо), которые хотят использовать данную бесплатную печку для построения коммунизма в рамках отдельного полуострова или хуторского владения на 60 десятин земли.
Поскольку фактические количества лучистой энергии, поступающие на поверхность нашей многострадальной планетки, гораздо скромнее солнечной постоянной и определяются массой других факторов, главными из которых являются вращение нашей Земли вокруг своей оси и погода. Вот суровая реальность этой страны планеты:



Карт такого плана в Сети вы можете найти массу но, как вы видите, реальность сожжения революционера Лазо в топке солнечного паровоза гораздо печальнее, чем это нам представляется, исходя из расчётов, проведенных для расположения кочегаров и угля на околоземной орбите.
Солнечная печка в реальности выдаёт максимум 350 Вт/м² в наилучших условиях какой-нибудь безоблачной Сахары.
Уже в условиях "солнечной Аджарии", в районе курортного Батуми солнечный паровоз сможет выдать нам и того меньше — всего лишь 170 Вт/м².
Ну а пытаться зажечь нашего революционера в топке где-нибудь в районе Москвы или Берлина можно только, если его облить тоталитарным бензином. На уровне мощности солнечной энергии в 120 Вт/м² Лазо только будет смеяться над белогвардейцами. Ну а Емеле, пожалуй, придётся слезть с печи и самому впрягаться в своё транспортное средство.

"Ну и что!" — скажут мне адепты солнечной печи.
"Мы что-нибудь придумаем! Поставим концентраторы. например! Чтобы у нас было, как на орбите Меркурия, не меньше 10 000 Вт/м²! Тогда уж точно печка поедет, а Лазо, сволочь, таки сгорит!"
Да, можно, отвечу я.
Можно поставить концентраторы и даже запустить какой-нибудь паровой цикл — на воде или на фреоне. Можно — воткнуть в центре концентратора и фотоэлемент, но тут главное — не переусердствовать с нагревом, ибо всё, что мы не превратим в электричество, нам надо посчитать в тепло. И наш герой-революционер Лазо вполне может сгореть от перегрева. По честняку, чисто за счёт Первого начала термодинамики — всё, что не забрали, надо излучить. Не можешь излучить — нагревайся. Ну, а если наш Лазо и не сгорит, то достаточно неслабо уменьшит свою полезную мощность.
Для желающих — простенький сервис по расчёту реальной температуры фотоэлемента при заданных температуре воздуха, концентрируемом солнечном потоке и ещё парочке параметров.
Например, если вдесятеро поднять солнечный поток на фотоэлемент, то он при температуре воздуха в 45 °C вполне спокойно нагревается свыше 300 °C. Впрочем, даже для нормального потока и для обычно температуры воздуха в Сахаре в 45 °C температура фотопанельки уже резво скачет к 75 °C.
Для понимания того, что такое 300 °C или даже 70 °C для современных фотоэлементов — небольшой скучный график:


Как всегда, эти печальные учёные мешают Емеле поехать на бесплатной печке. Ну и просят не жечь Лазо в топке паровоза.
В итоге получается печаль вселенского масштаба — там, где солнца мало (например, в солнечной Аджарии) — фотоэлементы нельзя сказать, что сильно эффективны, а там где солнца много, как в той же Сахаре — почему-то ещё и жарко и фотоэлемент перегревается. К чему бы это?

"Мы будем охлаждать фотоэлемент!" Да не вопрос. Можно воздухом, что неэффективно, можно водой, что тоже Сахара. В общем, невесело по-любому.

"Ладно, тогда поставим зеркала, а греть будем какую-нибудь бочку с фреоном!" Можно и так, получается очень красиво:



Правда, почему-то совсем не дешевле, чем для фотоэлементов:



Это из вот этого исследования.
Концепт "бочки с водой и поля зеркал" на этом графике — это CSP (combine solar plant) то есть — комбинированная солнечная электростанция.
Как видите, бесплатная самобеглая печка оказывается не такой уж бесплатной.
А что? Зеркала надо мыть, чистить, защищать от песка да и вообще — постоянно поворачивать вслед за Солнцем для концентрации лучей на бочке с Лазо с фреоном. Ужас. "Бьётся в тесной печурке Лазо, на поленьях глаза, как слеза".

И это, заметьте, посчитано для случая солнечной Испании, которая как минимум на 50% более солнечна, чем солнечный Батуми. Про Минск, Москву или даже Симферополь я лучше промолчу. Тут Емеля должен будет кочегарить печку сам, иначе Лазо мы так и не сожжём.
Неудивительно в связи с вышеизложенным, что "Белое солнце пустыни", последняя надежда Четвёртого Рейха, проект Desertec погас, так и не загоревшись. Лазо не бойся, ты не сгоришь. Дрова у нас пока очень сырые. Хотя зажечь тебя очень хотелось.

На фоне таких ограничений по мощности "сверху" говорить о суточном графике мощности даже уже как-то и неудобно.
"Мы телевизор и при свечке посмотрим!" Знаменитая фраза из 1990-х актуальна и сейчас.
Суточный график потребления энергии в индустриальных северных странах забивает ещё один гвоздь в гроб поклонников полежать на солнечной печке.
Одно дело, если мы имеем идеальное общество потребителей, которые создают спрос на гаджеты и жопоохлаждалки в какой-нибудь солнечной Калифорнии:

Источник.
И совсем другое дело — когда в холодной северной стране люди возвращаются после напряжённой работы днём и хотят посидеть за чаем при электрическом свете, а не при хай-тек лучине. Тут можно даже и не считать телевизор — он потребляет сейчас не так и много:



Как видите — графики отличаются, причём — разительно. Кто не работает, тот ест.
Например, Москва сейчас уже представляет собой переходный график от работящей Белоруссии к ленивой Калифорнии, с более смазанным утренним пиком и с большим "плато" на дневной мощности — за счёт потребления освещения в многоэтажной плотной застройке офисов или на нужды эскалаторов и лифтов торговых центров.
Впрочем, до кондиционеров Калифорнии нам ещё работать и работать. В смысле — расслабляться и расслабляться. Ну и, конечно же, электро-чайники и "Доширак" в офисах. Это вселенское зло. Потому что чайники надо убивать, пока они маленькие. И не выросли в паровозы, в топке которых уже можно сжечь Лазо.

Поэтому, конечно, пример использования ветра и солнца для компенсации суточных пиков мощности на примере той же Германии, которая надеялась перекрыть солнцем и ветром неравномерность потребления энергии в своей сети, в чём-то тоже очень показателен:





Сверху у нас наиболее благоприятный для солнечной энергетики месяц май, а снизу у нас — тусклый и беспросветный февраль.
Как видите, даже с учётом концепции RES (Renewable Energy Sources), которая провозгласила преимущественную покупку электроэнергии именно у солнечного Емели, лежащего на печи, вклад Солнца в общий баланс потребления Германии в том же феврале — мизерный.
Отдельно стоит обратить внимание, что суточный пик потребления энергии в благоприятном мае заканчивается там, где в суровом феврале начинается суточная базовая нагрузка.
То есть, в отсутствие доктрины RES солнечные мощности работали бы вообще лишь полгода (с мая по сентябрь), поскольку только тогда они бы смогли хоть как-то "вписаться в рынок" со своими самобеглыми печками. Но даже с мая по сентябрь они бы не смогли конкурировать на равных с газовыми станциями, потому что газовики держат базу потребления, а не пик.
В общем, старая басня о Стрекозе и Муравье, только на новый лад.

В ситуации же принятой доктрины, за импотенцию солнца и ветра в Германии вынуждены отдуваться газовые электростанции, которые могут быстро стартовать и подхватывать падающую мощность ветра или фотоэлементов. Ну и так же быстро останавливаться, чтобы дать Емеле выехать на своей самобеглой печке. А сами при этом, понятное дело, получают экономику, которая катится в тартарары.

В итоге немецкие атомщики, угольщики и газовики тихо ненавидят солнечного Емелю, но ничего изменить не могут — ведь закон есть закон.
Кроме того, в перспективе Емеле обещают ещё пристроить к его самобеглой печке электролиз водорода за счёт полученной "бесплатной" энергии, реформинг водорода в природный газ и закачку газа в магистрали.
Тогда уж точно его печка поедет сама собой. Правда, непонятно, кому потребуется такой "солнечный паровоз" с эпическим КПД в 3-5%, который возникнет после резвого перемножения всех КПД на всех стадиях этого сложного многоступенчатого процесса.

В последнее время на Емелю работает весь пиар современных СМИ, рассказывая, что Доширак — это вкусно и полезно, лежать на печи — правильно и экологично, а фотопанельки— дешевеют день за днём и скоро за них даже будут приплачивать при их покупке:


Однако при этом исследователи и последователи Емели немного забывают о том, что панельки — это не вся солнечная энергия. Панельки — это только "сухая" часть доширака,который вы просто не сможете протолкнуть в себя, не выполнив всю последовательность действий по приготовлению вкусной и питательной говяшки. А полные расходы на фотоэлектическое преобразование солнечного света в электроэнергию у нас такие:



Как видите, без использования африканских рабов на плантациях солнечного Емели — печка не едет никак. 22% себестоимости солнечной энергии сжирает установка панелей и ещё 33% — их эксплуатация. Иначе Доширак в рот не лезет, а печка — не едет.
Ожидаемо? Для меня — да. Бесплатный сыр — он только в мышеловках.
По тому же исследованию "Нефтяной бочки" солнечные системы выгодны в Европе южнее 40-го градуса северной широты. Для справки - у меня во дворе 48-й градус северной широты, в Крыму, в Ялте проходит 44-й, а в солнечной Аджарии — 41-й.
Даёшь эмиграцию в Сахару! Там уж точно на солнечной печи лежать можно будет. Правда, правда!

В общем, "бесплатная" и "эффективная везде" солнечная энергетика — это миф. Как и миф о революционере Сергее Лазо, которого сожгли в печке солнечного паровоза.

Современный миф о Сергее Лазо таков: по официальной версии, Лазо и двух его соратников — Лучкого и Сибирцева после пыток сожгли в паровозной топке живьём.
При анализе этого мифа возникают разумные сомнения: здоровенный мужчина, каким был Лазо, да плюс еще двое его соратников никаким образом не могли ни пролезть, ни поместиться втроем в топке паровоза 1910-го года выпуска. Кроме того, в источниках есть и откровенная путаница с названием места гибели. Безымянный машинист — свидетель сожжения революционеров — указывал станцию Ружино, а в исторической литературе откуда-то затем появилась станция Муравьево-Амурская (ныне Лазо). Ну и основной факт, который тоже непонятен — зачем надо было японцам везти Лазо за сотни километров от Владивостока, по местам кишевшими партизанами, чтобы именно в этой глухомани произвести столь экзотическую казнь уроженца Бессарабии и выходца из дворянской семьи Сергея Лазо.
Впоследствии с Лазо возник и еще один исторический казус: в 1970-е годы в Уссурийске установили паровоз, в топке которого якобы сожгли Лазо. Делали это в такой спешке, что на постаменте оказался... американский локомотив 1930-х годов выпуска.

Хотя, скорее всего, Лазо просто убили. А тело где-то выбросили в необъятной дальневосточной тайге, между диких сопок.
Так просто достовернее и понятнее.

Похожая проблема у нас и солнечной энергетикой. Самобеглая солнечная печка выглядит красивой в виде памятника возле бизнес-центра. Интересна она и в плане распила бюджетных денег. А вот в физических деталях она пока убога и скучна.

Хотя настоящей солнечной энергетики в разумных применениях — уже полным-полно. Причём люди используют её уже сами, без всяких на то государственных программ или бюджетных субсидий.
Потому что настоящая энергетика всегда пробьёт себе дорогу наверх. Потому что это просто выгодно:



Поленья весело трещали,
И смерть близка — рукой подать,
А командир в чугунной топке,
Все вспоминал японца мать.

Дальневосточные мотивы,
Разрезы глаз и меч косой.
Письмо последнее, с приветом,
Приносит почтальон домой.

Мол ты, родная, не печалься,
Конец нашел я свой в огне.
В деревню больше не вернусь я
На гордом белом скакуне.

"Умерла — так умерла!" сказал зять, услышав, что тёща выздоровела от смертельной болезни...
Мы не против Солнца — мы против мифов. Про комиссара и чугунную топку, про Емелю и печь, про дешёвые фотоэлементы и бесплатное электричество.