Эммануэль Гийо (Emmanuel Guillot), доктор технических наук, директор лаборатории солнечной печи в Фон-Ромё-Одейо (департамент Восточные Пиренеи, город Фон-Ромё, юг Франции), рассказал об основных функциях этого уникального в мире сооружение и последних открытиях, сделанных с помощью использование концентрированной солнечной энергии, а также поделился своими взглядами на развитие солнечной энергетики в мире.
Интервью: Ирина Рыбальченко
Расскажите, пожалуйста, об истории создания солнечной печи. Кто был ее главным конструктором?
Солнечная печь Одейо была основана Феликсом Тромбом, французским химиком, физиком, спелеологом и одним из пионеров солнечной энергетики во Франции. Он начал работать над концентрацией световых лучей в 1947 году, используя большой прожектор, который в годы Второй мировой войны использовался для воздушной обороны.
В конце Второй мировой войны вместе с Марком Фоэксом и Шарлоттой Генри ла Бланше он начал изучать материалы, используя то, что было под рукой. Прожектор имел лампу и параболический отражатель. Оказалось, что для освещения самолета с расстояния 5-10 км нужен отражатель, по форме почти идентичный Солнцу, которое находится от нас очень далеко. Ему удалось получить разрешение на использование этого военного оборудования. Это такой же прожектор, который можно увидеть в фильме “Бэтмен”!
В 1949 году под руководством Феликса Тромба был создан прототип солнечной печи мощностью 50 кВт в Мон-Луи в Восточных Пиренеях, а затем, в 1962 году, – большая печь мощностью 1000 кВт в Одейо. Эта печь наиболее известна благодаря исследованиям очень высоких температур, которые можно получить с помощью солнечной энергии.
Как это работает? За счет чего генерируется такое количество солнечной энергии?
Когда солнечный свет попадает на зеркала, он концентрируется в небольшой точке при температуре 3000 градуса Цельсия. Любой предмет из горючего материала, соприкоснувшийся с этой точкой, мгновенно воспламеняется. Куски жаропрочной стали плавились за считанные секунды.
Принцип действия заключается в том, что лучи концентрируются отражающими зеркалами. В солнечной печи используются два разных набора зеркал, которые выполняют две необходимые оптические функции: собирают, или улавливают, и затем концентрируют солнечную энергию.
Солнечные лучи сначала отражаются от первого набора зеркал – “гелиостатов”, затем направляются на второй набор зеркал – “концентраторов”, расположенных по параболе. Затем они сходятся на почти круглой мишени, расположенной на вершине центральной башни.
Диаметр солнечного пятна, сконцентрированного на этой мишени, составляет около 1 м, а в его центре измерена мощность, эквивалентная “10 000 солнц”, или 10 000 кВт/м2.
Над чем именно вы работаете?
Наша работа в основном направлена на изучение материалов и, в частности, их реакции на тепло. Это часть нашей работы. Кроме того, печь нацелена на использование солнечной энергии и, таким образом, является частью процесса энергетического перехода к декарбонизации экономики.
Мы также разрабатываем приложения для строительной индустрии, например, стены, которые действуют как система отопления.
Центр Одейо аккумулирует солнечную энергию, чтобы использовать ее в наиболее выгодные моменты. У нас много различных систем аккумулирования тепла. Печь также позволяет нам заниматься гораздо более эффективными, экономичными и компактными экспериментами, например, химическими или плавлением пластмасс.
В настоящее время научная структура лаборатории включает три исследовательские темы: материалы для энергетики и космоса, солнечные электростанции нового поколения и аккумулирование солнечной энергии (термоаккумулирование, фотохимия, промышленное солнечное тепло, синтетическое топливо и т.д.).
К нам часто приходят работать представители государственных и частных компаний. Есть, например, компании, которые заинтересованы в производстве кирпича при температуре 500-600 градусов, и они могут прийти к нам в лабораторию и использовать наши существующие мощности, т.е. солнечную энергию.
С помощью наших солнечных установок мы можем обеспечить температуру от 20 до 1 500 градусов и даже 2 000 градусов.
Может ли печь обеспечить энергией небольшой городок размером, например, с соседний Фон-Роме?
Исследовательская лаборатория производит электроэнергию, но это не наша задача. Не мы обеспечиваем энергией Фон-Роме.
Сотрудничаете ли вы с другими странами и в каких областях?
Американцы хотели построить аналогичную по размерам солнечную печь для испытания материалов, используемых в авиации и других гражданских задач. Но они предпочли приехать сюда. В частности, здесь они испытывали материалы, используемые в атомной промышленности.
Здесь же в 1970-х годах проводились испытания космического корабля Space Shuttle.
В Советском Союзе была построена аналогичная солнечная печь, которая сейчас находится в Ташкенте (Узбекистан). Между Францией и Советским Союзом происходил обмен информацией, что не очень-то нравилось американцам.
Таким образом, в мире существует всего два объекта такого типа – печь в Фон-Роме и печь в Узбекистане. Но наша вертикальная башня уникальна в мире, нет ни аналогов, ни конкурентов, ни подобного опыта.
Кто финансирует вашу лабораторию?
Национальный центр научных исследований (CNRS), задачей которого является выявление, проведение или заказ, самостоятельно или совместно с партнерами, любых исследований, представляющих интерес для развития науки, экономического, социального и культурного прогресса страны. Это главная исследовательская организация Франции. Он подчиняется Министерству высшего образования и научных исследований Франции. CNRS способствует проведению французских исследований во всем мире через свои 80 международных лабораторий и 8 представительств за рубежом: в Вашингтоне, Брюсселе, Рио-де-Жанейро, Претории, Нью-Дали, Пекине, Токио и Сингапуре.
Штат CNRS насчитывает 32 000 сотрудников, 1000 исследовательских подразделений, а бюджет составляет 3,4 млрд. евро (без учета расходов на научные исследования).
CNRS охватывает все научные дисциплины и разделен на 10 дирекций, включая химию, биологию, астрономию, математику и гуманитарные науки (история, лингвистика), социальные науки и т.д.
Работаете ли вы с университетами? Часто ли к вам обращаются студенты для прохождения практики?
Да, у нас много студентов. Среди них довольно много французов, но в основном это европейцы. Они приезжают из Испании, Германии, Италии, Англии и т.д. Есть коллеги из Японии, США. Коллеги из университетов и студенты иногда приезжают на 6 месяцев, чтобы поработать с нами.
А почему печь была создана именно в Пиренеях?
После войны рассматривались два варианта: либо в Провансе, либо в Восточных Пиренеях. Плато Сердань необычно тем, что оно напоминает укрепленный замок. Вокруг – горы. Облака, как правило, окружают нас, но они не часто проникают в наш “замок”!
Более того, высота над уровнем моря идет нам на пользу: атмосфера чистая, здоровая и сухая. Качество солнечного света примерно такое же, как на юге Испании.
Какие главные открытия удалось здесь сделать?
Мы работаем не ради бизнеса. Мы работаем в масштабах мира идей. Стена Тромба – это классический архитектурный прием использования солнечной энергии для обогрева помещений. У нас большой опыт синтеза парафинов.
У нас есть знания и опыт для производства наноматериалов, которые могут быть использованы для улучшения характеристик некоторых электронных компонентов. Мы проводим испытания и производство новых материалов и проверяем их работоспособность…
Что Вы думаете о развитии солнечной энергетики в целом? Насколько конкурентоспособно ее использование?
Солнечная энергетика в последние годы переживает бум. Использование фотоэлектрических панелей для производства электроэнергии становится все более распространенным, поскольку производство киловатта с помощью солнечной энергии обходится дешевле. Во Франции доля фотоэлектрических панелей в национальном производстве невелика, но, например, в Китае она огромна. Недостаток фотоэлектрических панелей заключается в том, что после выработки электричества трудно хранить большие объемы выработанной энергии. Во Франции сейчас идет активная дискуссия на эту тему.
Как, по Вашему мнению, развивается использование солнечной энергии?
У нас гораздо больше солнечной энергии, чем нам нужно. С помощью зеркал мы можем создавать тепло, это гораздо проще, чем с помощью фотоэлектрических панелей. За счет местной промышленности мы можем покрыть все энергетические потребности большой страны.
Для глобальной энергетической автономии концентрированная солнечная энергия просто неоценима.
Если мы используем зеркала, то занимаем вдвое меньше территории, а при этом производим в два раза больше, чем при использовании фотоэлектрических панелей.
Открыты ли вы для туристов?
CNRS иногда организует дни науки. Но лаборатория закрыта для туристов. Мы организовывали бесплатную выставку под открытым небом, чтобы объяснить, для чего используется печь. Возможно, в 2024-25 годах мы снова сможем повторить что-то в этом роде и принимать широкую публику.
