В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Мацак Олег (читаем книги .TXT) 📗

Однако ВМС не собирались полагаться в энергообеспечении своего первого спутника на непроверенное, «нетрадиционное и не полностью заслуживающее доверия» изобретение. Циглеру все же удалось убедить важную правительственную комиссию, что химические аккумуляторы на Vanguard прослужат всего несколько недель, а эксперименты на борту спутника будут «иметь намного большую ценность, если продлят работоспособность спутника еще на несколько месяцев».

В конце концов, Циглер добился, чтобы на Vanguard установили солнечные батареи. Спутник запустили в космос в марте 1958 г. Работающий на орбите Vanguard помог восстановить доверие к американской науке.

Vanguard также стал прорывом, который поспособствовал росту доверия к солнечным батареям. Значимость этого прорыва подчеркивал заголовок в The New York Times спустя 19 дней после запуска: «Радио Vanguard не отвечает / Химический аккумулятор выработал свой ресурс / Солнечная батарея по-прежнему работает». Находясь высоко над Землей, эти элементы вырабатывали электричество в течение нескольких лет. Там, в вакууме космического пространства, происходило в точности то, что было описано в работе Альберта Эйнштейна «Об эвристической точке зрения на генерирование и преобразование света».

С тех пор солнечные батареи являются стандартными для спутников, которые стали их первой значительной областью применения. Но амбиции Ханса Циглера были гораздо больше. Он рассматривал новую технологию как «важный источник электроэнергии» и заявлял, что «крыши всех наших зданий в больших и малых городах будут снабжены солнечными [батареями]». Увы, солнечные батареи оставались дорогими, очень дорогими, и конкурировать они могли пока что лишь в космическом пространстве⁹.

Возвращение на землю

Одно из ключевых событий эпопеи возвращения фотоэлектрических преобразователей на землю произошло 1 августа 1973 г. Именно в этот день в Роквилле, штат Мэриленд, неподалеку от Вашингтона, была создана компания под названием Solarex. Ее основали два беженца из коммунистической Венгрии – Йозеф Линдмайер, блестящий физик, и Питер Варади, талантливый химик. Оба сумели бежать из Венгрии во время восстания против советского режима в 1956 г.

Линдмайер и Варади встретились 12 лет спустя, в 1968 г., когда стали работать в Comsat, квазичастной компании, являвшейся собственником запускаемых правительством США коммерческих спутников. Линдмайер заведовал физической лабораторией Comsat, Варади – химической лабораторией. Одной из главных целей Линдмайера было повышение эффективности и надежности фотоэлементов. За чашечкой кофе эспрессо эти выходцы из Европы беседовали о фотоэлектрических преобразователях и размышляли об их использовании для производства электричества на земле. Но они понимали, что способ изготовления солнечных батарей для космоса – в вакууме для обеспечения очень высоких характеристик – делает их слишком дорогими для наземного использования. Линдмайер снова и снова обдумывал эту проблему и начал экспериментировать с абсолютно иными подходами в подвале своего дома в Бетесде, штат Мэриленд. Он пытался воспроизвести путь, о котором они с Варади говорили. Ходит легенда, что первые солнечные батареи он травил в Coca-Cola и проводил термообработку в духовке.

«Почему бы нам не создать собственную компанию?» – подумали двое ученых. Правда, они понятия не имели, как это делается. Они были беженцами, которые не знали о бизнесе ничего. «Мы долго думали, стоит ли хорошо оплачиваемым ученым браться за реализацию безрассудной идеи, не имея ни технологии, ни продукта, ни рынка, ни денег», – вспоминал Варади.

Все же им удалось собрать немного денег благодаря друзьям и родным. Так появилась Solarex. А потом, через 11 недель после создания компании, ситуация в мире резко изменилась. Нефтяное эмбарго, введенное арабскими странами, породило нефтяной кризис 1973 г.

«Я мог бы сказать, что мы предвидели нефтяной кризис и что именно по этой причине решили создать компанию, – позже говорил Варади. – Но это было бы неправдой. Мы даже не подозревали, что в мире разразится нефтяной кризис». Но, добавил он, «нефтяной кризис сделал нечто важное для нас. Мы осознали, каким невероятным бизнесом занялись». Solarex стала прибыльной в течение года. Это был первый стартап в сфере коммерческих фотоэлектрических преобразователей.

В 1970-х гг. с Solarex соперничали только два серьезных конкурента. Оба являлись структурными подразделениями крупных нефтяных компаний. Одним была компания ARCO Solar, которая объявила о намерении стать «General Motors индустрии солнечных батарей». Вторым – Solar Power Corporation, которая была создана в 1975 г. компанией Exxon. Но основой для производства фотоэлементов по всему миру стала технология, которую Линдмайер начал разрабатывать в подвале своего дома в Бетесде¹⁰.

Однако мечте Линдмайера о конкуренции с энергокомпаниями осуществиться было не суждено. Солнечные батареи оказались слишком дорогими. Существовали, однако, несколько потенциальных нишевых рынков – удаленные места, где люди нуждались в электричестве, но не имели доступа к системе электроснабжения.

Одним из первых покупателей стало правительство США, в том числе Бюро погоды и Бюро по управлению землями, которое ведало обширными территориями в собственности федерального правительства. Solarex занималась в основном коммуникациями, в частности поставляла источники питания для средств связи в отдаленных горных районах. Береговая охрана США устанавливала солнечные батареи вместе с небольшими аккумуляторами на своих буях.

Еще один рынок существовал в нефтяной индустрии. Подвести электричество для определенных целей к трубопроводам или к морским платформам было сложно и дорого. Солнечные батареи генерировали ток, необходимый для предотвращения коррозии на внутренней поверхности труб. На морских платформах солнечные батареи питали аварийные сигнализаторы и ревуны для подачи сигналов судам, находящимся поблизости от платформы.

Третьим рынком были отдаленные районы в развивающихся странах, а также небольшие острова. Отчасти благодаря финансовой поддержке Всемирного банка в африканских деревнях солнечные батареи составляли конкуренцию дизель-генераторам, обеспечивая электроэнергией практически все – от лампочек до водяных насосов.

Один рынок появился совершенно неожиданно. Время от времени солнечные батареи крали с нефте– и газопроводов в разных частях США и Канады. Из-за специфики этого товара продать его, не вызывая подозрений, было очень сложно. Поэтому их стоимость для воров была загадкой. Наконец Королевская конная полиция Канады выяснила, в чем дело: дельцы, выращивавшие марихуану, обнаружили, что выдают себя всплесками потребления электроэнергии при включении освещения в теплицах. Солнечные батареи позволяли им отключаться от системы электроснабжения и таким образом не привлекать внимания. В конце концов операторы трубопроводов положили конец кражам солнечных батарей – они стали устанавливать их в менее доступных местах. Однако «нелегальная сельскохозяйственная деятельность» – выращивание марихуаны – стала одним из первых крупных рынков для индустрии солнечных батарей в Калифорнии¹¹.

Программа исследований

Первые рынки были весьма ограниченными. Основными препятствиями по-прежнему являлись стоимость и низкая эффективность. Ученые задались вопросом: можно ли снизить стоимость солнечных батарей до такого уровня, чтобы они стали конкурентоспособными не только в отдаленных местах, но и там, где потребители подключены к системе электроснабжения и конкурентом является местная энергокомпания?

В середине 1970-х гг. правительство США назначило физика по имени Пол Мейкок руководителем программы развития солнечной энергетики в организации, которая превратилась в министерство энергетики США. «Было неопровержимо доказано, что солнечные батареи могут быть очень надежным, экономичным, автономным источником электроэнергии», – вспоминал Мейкок. Его задача заключалась в таком снижении стоимости батарей и повышении их эффективности, чтобы они могли конкурировать с энергосистемой. Подстегиваемые грантами, компании, крупные и мелкие, устремились в эту сферу и занялись изучением различных способов повышения эффективности.