Израиль и Казахстан. Путешествуем вместе

Израиль

Вот мы снова и в Москве. Транзитный рейс в Тель-Авив. Израиль кстати обещает много интересного, ведь там потрясающие условия для использования энергии солнца, ветра, приливов и отливов. Посмотрим, как это реализуется на практике.

Аэропорт Бен-Гурион работает четко и слаженно. Никакой суеты, багаж во время, чисто. Для пассажиров предусмотрено все. В том числе и для тех, кому и ходить то лень. Не только багаж может передвигаться по транспортером, но и люди по движущимся дорожкам. Едем из Аэропорта в пустыню. После холодной и дождливой Исландии сложно сразу привыкнуть к жаркому, влажному климату Израиля. Мы сели на поезд с центрального вокзала Тель-Авива и направились на юг в город Беэр-Шева, где расположен Университет имени Давида Бен-Гуриона.

Пустыня Негев (та самая пустыня в Израиле, благодаря которой солнечная энергия там столь популярна) занимает 60% территории страны, а проживает там лишь 8% населения. Если исследовать всю планету на предмет того, где Солнце светит ярко и жарко больше всего времени в году, то пустыня Негев будет в лидерах. А еще, к показателям сухости и жары, думаю, можно отнести наличие большого количества верблюдов. Верблюд, как истинный король пустыни модет идти куда захочет, поэтому на дороге предупреждающие знаки – «Осторожно, верблюд!»

У далившись в пустыню мы посетили замечательный израильский университет Ben-Gurion. Университет основан в 1969 году с целью развития пустыни Негев, которая занимает 60% территории страны, а проживает там лишь 8% населения. В мировом масштабе исследователи университета делятся опытом и достижениями в таких областях, как высокие технологии, биотехнологии, медицина, ведение сельского хозяйства в засушливых регионах, использования солнечной энергии, нано технологии и многие другие сферы. Сам кампус университета являет собой, по сути, мини "умный" город, поскольку он полностью существует за счет зеленой энергии, полностью экологичный, и даже въезд автомобилей ограничен настолько, насколько это может быть возможным. Зачем нужны машины, когда есть велосипеды?

Мы спросили, насколько эффективна для экономики Израиля деятельность в сфере альтернативной энергетики Института Бен-Гуриона и деятельность ВУЗов Израиля, в которых готовятся специалисты по альтернативной энергетике? В ответе оказалась распространенная повсеместно проблема. Институт Бен-Гуриона готовит высококвалифицированных специалистов в области альтернативной энергетики, профессорско-преподавательский состав очень профессиональный, привлекаются специалисты со всего мира. Проблема в трудоустройстве выпускников. Только лишь малая часть выпускников Университета остаётся в Тель-Авиве, остальные же уезжают за границу, в основном в США. Для Израиля это очень печально, было вложено много сил в создание такого сильного, специализированного ВУЗа.

В 50 километрах к югу от Университета, в поселке Сде-Бокер, расположен его кампус – Институт Исследования Пустыни. Он объединяет несколько самостоятельных научных подразделений, одно из которых мы посетили. Это удивительный экспериментальный институт – Национальный Центр по разработке новых технологий в области Солнечной Энергетики. Это один из самых передовых институтов в сфере солнечной энергетики в мире, собравший лучших ученых со всего света. На благо развития солнечной энергетики трудятся здесь несколько ученых, трое из которых выходцы из России. Там же тестируются самые передовые разработки других стран, поскольку солнечный спектр в этом районе настолько уникален, что соответствует принятому в мировой практике "стандартному" спектру. И даже с надетой кепкой, глаза слепит настолько сильно, что они начинают слезиться. Один из исследователей, Бирюков С.А., рассказывает, что он в свое время долго привыкал к такой яркости солнечного света, образно описав это ощущение: «Здесь пять минут не жить слезам. Здесь солнце – бритвой по глазам…».

В экспериментальном солнечном центре есть уникальные солнечные установки. Одноосевая тепловая установка, которая способна преобразовывать солнечную энергию в тепло. По всей длине зеркального параболического желоба, в его фокусе, проходит труба, на вход которой подается холодное масло. Оно нагревается солнцем и выходит горячим, нагревая затем воду. Другой пример – самый большой в мире зеркальный параболический концентратор солнечного излучения, следящий за солнцем в двухосевом режиме, подобно цветку подсолнуха. Установка даже называется "Лепесток" (по-английски "PETAL"). Зеркальные панели "лепестка" расположены таким образом, что вся энергия собирается в его фокусе, на охлаждаемом фотоэлектрическом модуле. Излучение в фокусе – ярче "тысячи солнц" (даже ярче 4000 солнц). "Ярче тысячи солнц" – так назвал когда-то свою книгу о Манхеттенском проекте его директор, американский генерал Лесли Гровс – он отвечал за создание первой в мире атомной бомбы. Оказывается, в современной солнечной энергетике такая концентрация энергии достигается вполне мирными, почти "детскими" средствами (кто из нас зеркальным солнечным зайчиком не баловался, деревяшек и бумажек лупой не поджигал?)

Одна из проблем солнечных установок в том, что сложно предсказать яркость солнца, ведь оно бывает закрыто облаками. При внезапном ослаблении солнечных лучей поле солнечных коллекторов, вся его инфраструктура, подвергается недопустимому стрессу. Ученые Центра стали задумываться о возможность смягчения этих "ударов". Как проследить приближение облаков к солнцу и точно спрогнозировать момент затенения? Тем самым выиграть время и подготовить систему к "удару"? Израильское солнце очень яркое, поэтому если направить камеру на него, ничего, кроме света, видно не будет. Вышеупомянутый профессор Бирюков С.А. нашел гениальное решение: он затемнил (выключил) наиболее яркие пиксели в камере! Получилось, что солнце выглядит черным кругом в центре кадра, с довольно ярким небольшим гало так называемого "околосолнечного излучения" вокруг него, и в том же кадре прекрасно видны приближающиеся облака. И с учетом мониторинга приближения этих облаков, становится возможным подготовить солнечную установку к их наезду на солнце – к "концу света".

Насыщенность страны таким энергоресурсом, как солнечная энергия, заметна сразу, невооруженным глазом. Даже если он (глаз) защищен сильными темными очками – все равно она прекрасно видна. Израиль вполне в состоянии стать крупным экспортером электроэнергии и при этом стать полностью энергонезависимым. Мы сразу же спросили ученого, каковы планы развития альтернативной энергетики в Израиле? И может ли Израиль стать полностью экологически чистым государством, таким, например, как Исландия?

«Солнечная энергия дешевеет, становится все более конкурентоспособной, но она не должна стремиться полностью заменить все остальное", отвечает Сергей Александрович. Для нашего понимания, в качестве примера, С.А. начертил на доске три графика. (1) Х(t) – доля производства солнечной энергии в зависимости от времени в течение нескольких суток, (2) У(t) - доля газовой компоненты за то же время, (3) Z(t) - доля выработанной за то же время атомной энергии. Наше потребление электроэнергии не постоянно по естественным причинам. Днем – пик, мы ведь дневные существа, живем по солнцу. Так что компонента Х, по очевидным причинам, прекрасно подходит для обслуживания этого максимума. Ночью же люди спят, сфера обслуживания – на минимуме, учебные учреждения закрыты, многие производства либо останавливаются, либо тоже на минимуме, и т.д. Так что ночью потребление падает. Однако падает оно не до нуля – существует некоторый солидный уровень, который необходимо поддерживать постоянно. Солнечная энергия ночью спит вместе с нами – ее выработка равна нулю. Если не заниматься ее дневным накоплением (это, конечно же, возможно, но стоит дополнительных немалых затрат), то на это время нужна ее замена. Для обеспечения этой постоянной компоненты (Z) удобен, например, ядерный реактор. Постоянная мощность на выходе – его любимый естественный режим. В принципе, этим сочетанием ( X+ Z ) можно бы и ограничиться, но при наличии такого ресурса, как газ, его "грех" не использовать (компонента У). «Таким образом, понятно, что необходимо диверсифицировать используемые источники энергии», заключает С.А.

А если представить, что в Израиле нет никакой другой энергетики кроме солнечной? Какую площадь должны будут занимать фотоэлектрические панели, если известна максимальная дневная потребность страны в электричестве (12 ГВт)?

Известно, что 1 м2 поверхности, ориентированной перпендикулярно к направлению Солнце – Земля, получает 1 КВт в условиях, приближенных идеальным – в Израиле. Соответственно, 12 ГВт приходится на площадь, равную 12 км2. И всего-то? Так мало? Это же… квадрат со стороной три с половиной километра ! Все так, да не совсем. Следует учесть реальную эффективность преобразование фотонов в электроэнергию – 30 %, и «фактор скважности», учитывающий прерывистость производства энергии, то есть как минимум, наличие ночи и влияние облачности. Реальное значение этого фактора 20%.

Берем 12 км2 и делим на произведение этих двух множителей: 0.3 и 0.2. Проделав такой нехитрый расчет, получаем площадь в 200 км2 – квадрат 14км на 14км. Для Израиля это было бы вполне приемлемо, около 1% его территории.

Но есть трудно решаемая проблема солнечной энергетики для Израиля, с учетом климатических условий и географического расположения - это очистка панелей. Лучше всего, конечно, мыть их деминерализованной водой (обычная вода оставляет разводы).

Но очевидно, что это экономически неоправданно – пустыня! Очень дорого. Решение проблемы, опять же, ищут ученые национального солнечного центра! Вот что они придумали: на каждой панели устанавливают тоненькие проводки. При подаче электрического заряда в определенной последовательности это способствует сбрасыванию песка с панелей. Таким образом следует периодически очищать панели.

Если подавать ток на провода постоянно, то песок и пыль вовсе не будут садиться. Но это опять-таки не выгодно экономически – слишком большой расход электроэнергии. Ученые продолжают исследования и поиски оптимального решения – гении мысли в области энергетики уже близки к цели.

Пока идут работы по созданию эффективных тепловых солнечных электростанций. В пустыне Негев, рядом с кибуцем Китура, развернута фотоэлектрическая солнечная электростанция мощностью 5 МВт. Станция обеспечивает электроэнергией 3 кибуца. Специалисты и экологи не очень довольны. Считают, что лучше вкладывать средства в размещение солнечных панелей непосредственно на домах и не портить ландшафты линиями электропередач. Посчитали, что крыши домов могут дать 250 МВт мощности (это 2% от 12 ГВт) и такие вложения более эффективны.

Но не только солнечные панели и коллекторы могут собирать солнечную энергию. Еслественным концентратором солнечной энергии является крепко соленая вода. Это в Израиле есть! Одно только Мертвое море чего стоит! Площадь одного из демонстрационных бассейнов в Бет-ха-Араве составляет 250000 м2 . Фирма "Ормат", которой принадлежит приоритет в создании таких бассейнов, разработала специальную низкотемпературную турбину, которая позволяет горячей воде бассейна преобразовывать органическую жидкость в пар и таким образом вырабатывать электричество. В основе проекта лежит идея бассейна с соленой водой, около 2 метров глубиной, где искусственно поддерживается более высокий уровень засоленности придонного слоя по сравнению с поверхностным (что соответственно увеличивает и плотность ее нижнего слоя). Благодаря этому температура воды на дне бассейна достигает практически 100° С. Таким образом, благодаря своим размерам удается уверенно обеспечивать мощность генерации 750 кВт электрической энергии.

В настоящее время Израиль мировой лидер по установке солнечных коллекторов и солнечных батарей на зданиях. Интересно, что нет необходимость в стимулировании населения и бизнеса к такой деятельности. Ведь это очень выгодно. Почти на всех крышах израильских домов мы заметили установленные солнечные панели, по соседству с которыми стоят баки с водой. На одну крышу в среднем устанавливают от 4 до 6 панелей. Как мы сумели выяснить, смысл заключается в том, чтобы с помощью энергии солнца нагревать воду, и таким образом, экономить! Все гениальное просто, а главное, малозатратно.

Дома в Израиле – отдельная история. Если для большей части территории России одна из основных задач дома – сохранение тепла, то в Израиле все наоборот – сохранение холода. За окном постоянно 35-40 по Цельсию, а в домах прохладно. Почему? Приспособились. Дома строят из белого камня, который хорошо отражает солнечную радиацию и в доме прохладно. Поэтому Израиль совершенно справедливо можно назвать белокаменным! Конечно, в домах без кондиционера не обойтись. Это благо цивилизации – повсеместно. Очень редко в Израиле бывает дождь и, как говорят, иногда температура падает до нуля и минут на пятнадцать выпадает снег! Как в это время люди выживают, непонятно. Выходцы из России в это время очень довольны!

Если говорить о стране в целом, то нельзя не отметить то, что в Израиле существует проблема с водой. Имеется три источника пресной воды: озеро Кинерет (Галилейское море), грунтовые воды и опресненная морская вода.

Израильтяне очень умеренно пользуются водой из озера, ведь уже сейчас озеру Кинерет, самому крупному источнику пресной воды в Израиле, угрожает высыхание. Уровень озера находится у критической отметки. Большие надежды возлагаются на новые технологии по опреснению морской воды. Это дорогостоящие технологии, но без них не обойтись, так как Израиль снабжает пресной водой еще и соседние государства.

Но добывать воду очень дорого, значительно дешевле воду экономить. К воде в Израиле относятся очень бережно. Как нам рассказали, вода как на космическом корабле подвергается неоднократной регенерации. Для израильтян слишком дорогое удовольствие сбрасывать воду в канализацию. Вода после очистки подается по отдельным водопроводам для технических нужд. Одна из необходимостей – полив деревьев. Просто поливать сверху слишком расходно – вода немедленно испарится. Поэтому повсеместно применяется капельное орошение – израильское изобретение. К каждому дереву подведена тонкая трубочка и с ее помощью к корням поступает понемногу живительная влага.

На экономию воды работает все. Шутка – не шутка, но говорят, что помогают экономить воду маленькие ослики, которые щиплют крупную траву под деревьями и не дают испаряться воде. Ослики на дорогах в Израиле не замечены. Наверное и правда заняты порученным делом. Нередко в этой работе им помогают и другие копытные. На фотографии – одно из них, за работой (это снято, кстати, в том самом институте исследования пустыни, в Негеве – метрах в 500 от Солнечного Центра).

Плоды такой деятельности хорошо заметны. В свое время Маяковский произнес крылату фразу "Здесь будет город-сад"! По отношению к Израилю это звучит очень и очень. В пустыне оливковие, апельсиновые, финиковые рощи. Очень впечатляет. нужно отдать должное трудолюбию и талантам жителей Израиля. Здесь умеют преодолевать трудности и извлекать выгоды казалось бы из невозможного. А финики лучшие в мире!

И вообще, в Израиле нашли газ! Речь идет о шельфовых месторождениях в Тамаре и Левиафане. В настоящее время месторождения готовятся к промышленной эксплуатации. Не без проблем. Свои претензии на право распоряжаться газом заявил Египет и Ливан. Спор идет и работы не останавливаются.

В ходе нашей поездки нам предоставили возможность посетить Иерусалим. Этот город действительно средоточие трех мировых религий и это ощущается везде. Но в быту люди уживаются и вполне терпимы к убеждениям. Каждый дом – История. Город многократно менял правителей, но дома и семьи в них продолжали жить. Семьи в домах живут тысячелетиями и ни в какую не согласны поменять свое жилье на более комфортное. Уж если такое случается, то стоимость жилья на Святой земле просто зашкаливает.

Едем в Казахстан

Казахстан является самой крупной энергетической державой в Центральной Азии. Благодаря своему стратегическому положению он может контролировать нефтяные и газовые потоки идущие на Восток и Запад.

Казахстан обладает большими энергетическими ресурсами, в основном это нефть и газ. Казахстан занимает 11 место по запасам нефти - 30 млрд. баррелей. Добыча нефти в Казахстане резко возросла в связи с большим притоком иностранных и внутренних инвестиций. В настоящее время страна занимает 8-е место по добыче нефти в мире. Основные месторождения - это Тенгиз на северо-восточном берегу Каспийского моря и Карачаганакское месторождение на северо-западе Республики. Обширная добыча нефти была одной из основных причин экологических проблемы Каспийского моря. Страна также является крупным производителем угля.

Казахстан поистине радует своим отношением к энергосбережению! Ни для кого уже не будет шоком, когда где-нибудь, скажем, в Москве свет включается автоматически, когда в помещение приходит человек. Но здесь это буквально повсюду! В туалетах точек общепита, в коридоре гостиницы, и так далее! Бросается в глаза и очень положительно характеризует Казахстан!

Алма-ата, Казахстан. Сегодня мы посетили Капчагайскую ГЭС, предприятие, благодаря которому появился новый город. В становление флагмана промышленности региона внесли вклад выдающиеся ученые, проектировщики, строители, энергетики.

Установленная мощность ГЭС - 364 МВт (4 гидроагрегата по 91 МВт). Технология выработки электрической энергии, применяемая на Капчагайской ГЭС, основана на использовании стока воды из Капчагайского водохранилища. Вода через подводящий канал поступает в водоприемник и через турбинные водоводы в спиральную камеру к лопаткам направляющего аппарата. При открытии направляющего аппарата вода проходит через гидротурбины, тем самым вращает их и через отсасывающие трубы сбрасывается в отводящий канал нижнего бьефа.

На наши вопросы ответил Казначеев Василий Васильевич
Управляющий директор АО «АлЭС» Капчагайская ГЭС,
Член правления АО «АлЭС»
Заслуженный энергетик Республики Казахстан
Заслуженный энрегетик СНГ

· Недавно Президентом страны был подписан закон Казахстана «Об энергосбережении …». Чем принципиально отличается этот закон и принимаемые в соответствии с ним законодательные акты, от российского законодательства «Об энергосбережении …».
- Да, действительно, закон очень хороший. Конечно, мы уже заменили лампочки, фонари на энергосберегающие. Назарбаев «великий казах», который очень обеспокоен развитием собственной страны, улучшением жизни людей. В этом законе речь идет об энергоэффективности и об инновациях. Президент хочет, чтобы на территории Казахстана иностранные державы устанавливали инновационные энергетические системы. Стоит сказать, что большая проблема у нас в нехватке кадров. Было бы здорово, если бы Россия открыла границы для обучения молодых людей из Казахстана.

· Казахстан в организации государственных структур и программ старается взять все самое лучшее от стран, которые достигли существенного прогресса в экономическом развитии. На какую энергетику в перспективе ориентируется страна? Какие доступные стране энергоресурсы наиболее перспективны?
- Энергетическая политика Казахстана во многом схожа с Российской. Исторически сложилось так, что Казахстан следует за Россией. На мой взгляд, достижения великих держав в области энергетике мало применимы в нашей стране. Из заграничного опыта нужно брать только все самое лучшее. Скажем, максимально комфортные условия труда на станциях. У каждого работника должно быть удобное рабочее место, оборудованное кондиционером, электрическим чайником. На станции обязательно должны царить чистота и порядок. Мы работаем и в этом направлении: вот недавно закончили установку кондиционеров, теперь у каждого есть свой в кабинете. Многие удивляются, зачем я закупаю розы? Как зачем? Если человек устал, он выйдет на улицу и настроение у него улучшиться, он вернется работать с новыми силами.

· Казахстан богат экологически чистыми возобновляемыми источниками энергии. В то же время доля альтернативной энергетики в общем энергобалансе очень мала. Почему так происходит и какие планы развития альтернативной энергетики действуют в Казахстане?
- К сожалению, альтернативные источники энергии в Казахстане практически не развиты. Я вижу перспективу в установке небольших ГЭС мощностью 1,5 МВт на маленьких реках.

· Какими мерами руководство Казахстана обеспечивает инвестиционную привлекательность в энергетике? Каков приток инвестиций, и на какие проекты в первую очередь ориентируются инвесторы?
- Для нас очень важен приток инвестиций. Есть внутренние, есть зарубежные. Большой напор мы испытываем со стороны Китая. Они готовы заплатить любые деньги с тем чтобы проникнуть в нашу энергетику. Мы стараемся находить баланс, допуская их инвестиции на рынок, но не передавать им право управления. Основным направлением для инвестиций является смена устаревшего оборудования, в основном на немецкое.

Продолжение следует…. Следующие наши визиты в Норвегию и Францию

Сайт «Портал-Энерго.ru» принимает участие в проекте не только своими публикациями. Мы приглашаем всех желающих размещать комментарии к статьям о своих странствиях с наблюдениями за тем, как люди в разных странах и условиях добывают и берегут энергию. Давайте сделаем этот проект совместным!

Для справ ки:

Международная энергетическая премия «Глобальная Энергия» — одна из самых престижных международных премий, присуждаемая за выдающиеся научные достижения в области энергетики, принесшие пользу всему человечеству. В настоящее время призовой фонд Премии «Глобальная Энергия» составляет 33 миллиона рублей (более $1 млн.). Премия присуждается ежегодно, начиная с 2003 года, и на сегодняшний день была вручена 24 ученым из разных стран мира, включая США, Великобританию, Канаду, Францию, Украину, Японию, Исландию, Германию и Россию. В церемонии награждения Лауреатов принимает участие Президент Российской Федерации.

Маршрут путешествия:

Германия

Исландия

Казахстан

Израиль

Норвегия

Франция

Танзания

ОАЭ

Италия

Испания

Индия

Южная Корея

Китай

Япония

Австралия