Первая и последняя в СССР солнечная электростанция (СЭС) была построена в Ленинском районе, неподалеку от города Щелкино. На побережье Азовского моря в Крыму в 1985 году.
Сейчас от нее остались только обслуживающие здания. Поле с опорами от зеркальных рефлекторов. И макет станции в Политехническом музее в Москве.
Нефтяные кризисы 1973 и 1979 годов поставили ряд развитых стран - импортеров нефти в сложное положение. Поэтому многие из них стали искать альтернативу углеводородам. И в том числе приступили к строительству СЭС.
Примерно в те же годы в Крыму было начато строительство СЭС-5 с пиковой мощностью 5 МВт. Такая же мощность была у первого в мире атомного реактора!
Эта солнечная электростанция - по сути была гелиостанция башенного типа. Концепцию которой впервые выдвинули в Государственном энергетическом научно-исследовательском институте имени Г М Кржижановского в 1950-е годы.
Над проектом работало отделение рижского института "Атомтеплоэлектропроект" при участии 13 других проектно-конструкторских организаций Министерства энергетики и электрофикации СССР.
Научное руководство осуществлял Энергетический институт имени Г М Кржижановского Академии наук СССР.
Сооружение СЭС-5 было поручено коллективу Запорожского строительного управления "Днепрострой". Который в том же районе строил Крымскую атомную электростанцию!
В СССР довольно серьезно занимались созданием тех же электромобилей.
Единая промышленно-строительная база позволяла снизить стоимость обоих объектов.
Солнечная электростанция СЭС-5 была задумана как экспериментальный объект и служила для того, чтобы выяснить особенности работы специфического оборудования, применяемого в электростанции.
Чтобы накопить опыт эксплуатации всех систем, выявить недостатки схемы и отдельных элементов оборудования. И получить возможность в процессе освоения станции реконструировать несовершенные системы.
Проектирование СЭС-5, так же как и проектирование ряда зарубежных экспериментальных гелиостанций, велось параллельно с разработкой обоснований будущих промышленных СЭС.
Для солнечная электростанция СЭС-5 такой перспективой является проектирование СЭС-200 (позднее СЭС-320), рассчитанный на условия Крыма.
Солнечная электростанция СЭС-5 разрабатывалась как модель (в масштабе мощности 1:10) одного из 4-х модулей 50 МВт станции СЭС-200.
При подготовке этих проектов в 1977 - 1981 годах проводилось математическое моделирование работы зеркальных систем станции. Рассматривались различные формы зеркального поля и структуры расположения гелиостатов.
Гелиостат - это зеркало площадью в несколько квадратных метров, закрепленное на опоре и подключенное к общей системе позиционирования.
То есть в зависимости от положения Солнца зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Площадь гелиостатов крымской СЭС-5 составляла ни много ни мало 25,5 кв метров.
Оптимальной, как и в исследованиях зарубежных авторов, признана радиально-круговая шахматная компоновка с переменным радиальным шагом между концентрическими рядами.
Отличие оптической системы солнечная электростанция СЭС-5 от зарубежной "Solar-1" состояло в том, что глобальная форма поля представляла собой правильное круговое кольцо, а не эллипс.
Подобные детали на уровне экспериментальной СЭС являлись одним из главных вопросов оптимизации оптических систем крупных промышленных СЭС.
Расчет зеркального поля солнечная электростанция СЭС-5 был проверен Энергетическим институтом имени Г М Кржижановского и НПО "Солнце" АН ТССР.
Конструкция гелиостатов солнечная электростанция СЭС-5, состоящих из 45 зеркальных фацет, разработана проектно-конструкторским бюро Главэнергостроймеханизации и изготовлена Чеховским опытным заводом "Гидростальконструкция" Минэнерго СССР. При участии Минстанкопрома и Минхиммаша.
Отражательная способность зеркал, изготовленных Минстройматериалов СССР, составляла 0,71.
Первое пробное включение генератора солнечная электростанция СЭС-5 состоялось в сентябре 1985 года. В тот момент функционировало 420 гелиостатов.
В центре большого поля диаметром 500 метров была расположена башня высотой 89 метров.
В ее верхней части находился котел паровой котел в виде цилиндра высотой 7 метров и диаметром 7 метров. Номинальная температура воды в котле достигала 250 градусов Цельсия.
Основная и самая трудоемка задача заключалась в позиционировании всех зеркал станции так, чтобы в любой момент все отраженные от них лучи были нацелены на котел.
Каждый гелиостат солнечная электростанция (их было 1600 штук) оснащался электрическими приводами вращения в двух плоскостях.
ЭВМ, управляющая работой солнечная электростанция, при помощи электроприводов корректировала положение гелиостатов таким образом, чтобы котел всегда был освещен.
После того, как зеркала нагревали воду в котле, она испарялась и пар подавался в турбину, которая вращала ротор радиатора. Так солнечная энергия превращалась в электрическую. Турбина и генератор находились на земле в специальном помещении.
Одновременно часть высокотемпературной пароводяной смеси аккумулировалась в двух специальных емкоскостях тепловых аккумуляторов объемом по 1000 куб метров каждый.
В случае плохой погоды, когда Солнце скрыто за облаками, или же ночью он способен был обеспечить работу станции на стандартной мощности в течение 3 - 4 часов плюс еще около 10 часов в режиме пониженной мощности (примерно 50%).
При эксплуатации станции выявилось много сложностей. Одна из них - система наведения отражателей практически полностью (95%) потребляла энергию, вырабатываемую станцией.
Также возникли трудности с мытьем зеркал.
Себестоимость одного киловат-часа в 1980-е годы на СЭС получалась 34 рубля!
Общая стоимость строительства солнечная электростанция СЭС-5 составила около 29 млн рублей.
К моменту остановки в начале 1990-х солнечная электростанция выработала около 2 млн кВт/ч электроэнергии.
Инженеры и конструкторы в 1986 году никак не могли догадываться, что солнечная электростанция СЭС-5 станет первой и последней в СССР.
После распада СССР солнечная электростанция в Крыму была закрыта за ненадобностью и отсутствием финансирования.
В 2005 году башню разрезали на металлолом. Остались только обслуживающие здания и поле с опорами от зеркальных рефлекторов.
Говорят, что в начале 1990-х на рынке в Щелкино было навалом прекрасных зеркал специального изготовления, позаимствованных у солнечная электростанция СЭС-5 (хотя они весьма непросты в изготовлении). И до сих пор множество их осколков разбросаны по полю с опорами.
Кто был в Крыму в наше время, то наблюдал на непригодных для с\х площадях. Как правило, на склонах холмов. Множество расположенных солнечных батарей и ветряков.
То есть дело зеленой энергии продолжается. Подобные СЭС-5 станции сегодня в более больших мастабах строятся в тех местоностях, где количество солнечных дней в году составляет более 300 из 365 (366). Иначе затраты на строительство не окупаются.
В частности, в тех же пустынях арабских стран или в Китае. На малопригодных для ведения любого вида деятельности территориях.
А что касается Крыма, то там есть ещё один неиспользованный источник энергии - накапливающийся в Черном море сероводород. Который попадает туда в основном из сточных вод европейской реки Дунай.
Накапливается на дне моря, а затем раз в сколько-то лет вырываетя на поверхность и горит от малейшей искры.
Это, к примеру, было наглядно показано в книге "12 стульев", когда герои были на берегу моря.
Если научиться улавливать этот бесплатный газ - то получится ещё один источник энергии.