Неважко переконатися, що термоядерна енергія, подібно атомної,- нова якість в енергетиці майбутнього. Оволодіти нею - означає «осідлати» мрію. І хоча до здійснення цих казково привабливих планів досить далеко, реальні результати доводять, що мрія здійсненна.

Який з багатьох існуючих шляхів виявиться самим коротким? Чи це токамаки або світлові електронні пучки, лазерні або імпульсні вибухові установки? Не виключено, що знайдуться і зовсім нові, нині невідомі шляхи. Може статися, що метод, який здається нам дуже перспективним сьогодні, через 15 - 20 років буде витіснений зовсім іншим, про який зараз ніхто й не підозрює.

Звернемо свій погляд і на самий древній, самий надійний, даний самою природою безоплатно джерело енергії - Сонце. Досі людина споживав цей безцінний дар пасивно, побічно. Палив запаси вугілля і нафти, зібрані природою в надрах за багато тисяч років взаємодії Сонця з елементами земної кори, користувався енергією вітру, хвиль, припливів і відпливів, також возбуждаемой випромінюванням Сонця, теплової конверсією енергії океанів. Безпосередньо перетворювати, накопичувати, зберігати променисту енергію Сонця він не міг, технічних можливостей було недостатньо.Занадто дорого обходилися панелі і сонячні печі, та й не у всіх кліматичних зонах вони були придатні. А між тим, володіючи необхідними пристроями, людство могло б забезпечити всі свої енергетичні потреби за рахунок сонячної енергії, одержуваної щорічно на площі всього в 22 тисячі квадратних кілометрів - якихось п'ять тисячних земної поверхні! І це за умови, що коефіцієнт корисної дії пристроїв перетворення енергії складе всього 10 - 20 відсотків...

Звичайно, на практиці використання хоча б невеликої частки цього дарового багатства являє важко розв'язні технічну проблему. По-перше, хоча сонячні промені падають на землю в надлишку і всюди, вони дають розсіяну енергію. Значить, акумуляція її і перетворення вимагають великих витрат. По-друге, сонячна енергія доступна лише в певні періоди, і тому виникає проблема її зберігання. Однак справа настільки привабливо, а виграш так великий, що є сенс зайнятися нині рішенням цих складних технічних проблем, особливо в місцях, де сонця в надлишку.Досить сказати, що в сонячних променях, що падають, наприклад, в Середній Азії на квадрат території зі сторонами в 70 кілометрів, міститься стільки енергії, скільки у 600 мільйонів тонн нафти. При великих втратах можна зібрати «врожай» в 1300 мільярдів кіловат-годин - це одно запланованої річної вироблення електроенергії в СРСР в 1980 році. А в пустелі, скажімо Каракуми, таких квадратів набереться не менше шести десятків.

Освоєння площ таких масштабів під енергетичні поля при сучасному рівні розвитку техніки вченим представляється в принципі інженерно вирішуваним завданням.

Якими ж шляхами йде пошук? Умовно можна виділити чотири основних шляхи: теплотехнічний, фотоелектричний, біологічний та хімічний.До біологічного ми ще повернемося, а щодо решти поговоримо докладніше.

Теплотехнічний шлях, здавалося б, найпростіший. В його основі все той же нагрів теплоносія, наприклад води, тільки нагрівач - звичайні або сконцентровані в спеціальних пристроях сонячні промені. Цей спосіб вже реалізується в південних районах нашої країни, у Франції, США, Японії для опріснення води, нагріву її, обігріву будівель взимку і охолодження влітку. Проектуються навіть теплові електростанції.Вчені різних країн в цій новій області досліджень відразу ж вирішили об'єднати свої сили і активно обмінюватися досвідом - так легше наблизити успіх і скоротити витрати, а головне - освоїти нові райони, такі, де сонечко не такий вже частий гість. Адже Європі дармова щедрість променів потрібна не менше, ніж Азії чи Африці.

Перша в Європі потужна сонячна піч була створена у східній частині Піренеїв у Франції під егідою Національного центру наукових досліджень.

Гігантську - вище Ейфелевої вежі в Парижі - склепінчасту параболічну конструкцію з 9 тисяч ідеально відшліфованих увігнутих дзеркал видно з будь-якої точки долини Сердань. Дзеркальна парабола виблискує і переливається, змагаючись у блиску зі сніговими вершинами. У головному, нерухомому рефлекторі, чітко зорієнтоване на північ, відображається геліостат - тисячі плоских дзеркал, розташованих терасами навпроти і орієнтованих на південь. Перед кожним укріплено інше дзеркальце - «окуляри».Завдання «очок» - дивитися в обличчя сонцю: ловити переміщаються по небу сонячні промені і строго паралельно направляти їх в дзеркало-рефлектор, щоб воно настільки ж строго паралельно відображало небесний світло прямо в великий концентратор. Для цього «окуляри» забезпечені фотоелементами і поворотною автоматикою, ззаду кожного знаходиться по два гідравлічних масляних насоса. Чутливість така, що зміщення від паралелі навіть на одну кутову секунду миттєво викликає імпульс, і автоматика тут же поправляє положення «очок». Так досягається максимально можливе використання променистої енергії.Вся відбивна система складена з 63 великих дзеркальних поверхонь (6х7,5 м). В кожному по 180 плоских малих (50х50 см) з «окулярами», тобто всього 11 тисяч, їх загальна площа становить 45 квадратних метрів.

Так сталося, що я приїхала в Одейо в Інститут сонячних досліджень як раз в один із 55 рідкісних непогожих днів у році. За кільцем гір, берегущих Сердань, лютував містраль, тут хоч і було тихо, але небо клекотіло буро-ліловими хмарами, сипав сніг упереміш з дощем.Тим не менш дзеркальні конструкції м'яко, сріблясто світилися.

Інститут був порожній. Тільки черговий вахтер і пан Тюем - головний технік, попереджені про мій приїзд, перебували в шестиповерховому будинку.

- Коли сонця немає - у нас зазвичай вихідний,- пояснював Тюем.

- А хіба не можна використовувати акумульовану енергію? - запитала я. Адже опалюються ж сонцем будинку вдень і вночі, в погану погоду. Я знаю, що не тільки в Середній Азії чи в Африці, але і в Голландії, ФРН та й у Франції люди давно живуть у «сонячних» будинках. Адже «стіна Тромба» - по імені професора Фелікса Тромбу - скляне панно на фарбує в чорний колір і виходить на південь бетонній стіні - теж була розроблена у Франції!

- Бачите, опалення сонцем, підігрів води, повітря - зовсім інша проблема. Для цього достатньо енергії всього в 100 кіловат. Звичайно, її не важко зберігати, і практично труднощі і турботи стосуються лише здешевлення тих чи інших технічних рішень. Ми ж працюємо лише від енергії 800 кіловат і вище. Серед завдань інституту: вивчення поведінки металів, їх розплавів солей і при дуже високих температурах, відпрацювання різних технологій для сонячних електростанцій майбутнього, пошук нових ефективних методів і способів перетворення сонячної енергії.

Дзеркальна стіна Одейо - пастка для могутнього сонячного «зайчика»

Ми пройшли по всіх поверхах, переходячи з однієї лабораторії в іншу. Північною стіною будівлі служить той самий гігантський дзеркальний параболоїд-концентратор, архітектурно вирішене так, що на його нижні тераси ніколи не падає тінь. Установки, осередки для досліджень, продумано розташовані у залежності від цілей, а також отримання необхідних енергій і температур. Наприклад, у залі першого поверху знаходиться сонячний вогнище, подібного якому в світі поки немає. Сферична «бочка» радіусом в 40 см концентрує потужність в 1000 кіловат.Отвір вогнища спрямована в середину відкривається дверцята в стіні. Промені сонця проникають всередину, де вмонтовані труби, заповнені маслом. Масло нагрівається і в свою чергу розігріває воду, перетворюючи її в пару. Це перша в світі експериментальна сонячна електростанція, що дало можливість приступити до розробки принципів дії більш потужних і досконалих сонячних електростанцій.

На шостому поверсі інституту знаходиться установка потужністю 6,5 кіловат з двох дзеркал: одне увігнуте, укріплене на вертикальній осі вгорі, інше пряме, на терасі першого поверху. Коли світить сонце, внизу відкривається люк, і пучок променів від рефлектора через пряме дзеркало висвітлює увігнуте, яке збирає їх у фокус прямо під вертикальною віссю. Фокусування промені, в свою чергу, йдуть на спеціальну плівку, виконану у формі лопатей з регульованим положенням. Від просторового розташування лопатей залежить зміна сили концентрації енергії в фокусі.Весь апарат укріплений на поворотній «руці» - важелі, керованому пневматично. Тут теоретично вивчають і розробляють експериментально способи акумуляції і міграції сонячної енергії.

Комплекс Одейо дозволив Національного центру наукових досліджень Франції не тільки зайняти лідируюче місце в світі по вивченню сонячної енергії, але й привернути увагу держави, промислових і ділових кіл до цього особливо важливого і цінного в даний час джерела отримання електричного струму.

20 червня 1979 року французький уряд ухвалив рішення про реалізацію програми по перетворенню сонячної енергії. В східних Піренеях, на кордоні долин Сердань і Капсир, в містечку Таргассон створено Національний центр для експериментів з високотемпературного циклу перетворення сонячної енергії в електричну на базі першої дослідно-промислової сонячної електростанції з баштою - «Теміз» на 2000 кіловат, розробленої в Одейо.

...Вже зведено 100-метрової висоти вежа першого «Темиза», на яку поставлять котел з розплавом. Вже відбудовано корпус для експериментів. Я насилу дерлася (1620 метрів над рівнем моря позначається) по розбитій машинами слизькій глинистої крутіше, намагаючись встигнути за звиклим до висоті паном Сіром - людиною зовсім нової професії - інженером сонячних станцій. Хотілося ближче розглянути комплекс дзеркальних геліостатів (їх загальна поверхня близько 54 квадратних метрів), які пошлють могутній сонячний «зайчик», здатний перетворитися в потоки електрики.

Промені ловлять 201 дзеркало-геліостат. Дзеркала постійно повертаються, як в Одейо, з допомогою фотоелементів і автоматики, щоб дивитися прямо в очі сонцю». Відбивачі фокусують їх в котлі на верху вежі. Його ширина 4,5 метра, а глибина 3,5. Всередині котел викладений трубами, в яких циркулює розігрівається від «зайчика» розплав - суміш нітратів калію і натрію. Розплав нагріється до 450 градусів за Цельсієм. Щоб зберегти цю температуру, а отже, і енергію, труби мають додаткову теплоізоляцію.З верху вежі розчин кинеться вниз, до власне електростанції, де встановлені величезні жбани, об'єднані з парогенератором і теплообмінником, в яких, як на звичайних електростанціях, вода нагрівається і перетворюється на пару з високою температурою, а далі вже нормальний, знайомий нам традиційний цикл: турбіна - електрогенератор. Нагріваючи воду, розплав охолоджується до 250 градусів і направляється в інший котел, а звідти знову в сонячний вогнище.«Теміз» може працювати безпосередньо під впливом сонячного світла, а може й акумулювати в першому котлі енергію променів на 6 годин, тобто забезпечувати споживачів електричним струмом і в нічний час.

- Наш «Теміз» досвідчений,- каже інженер Сір.- Ми вперше робили циркулюючий через вежу розплав... Якщо все буде добре, додамо геліостати і почнемо другий етап: піднесемо другу вежу, розширимо електростанцію, будемо пробувати інші розплави...

Позаду основних геліостатів встановлено ще 11 параболічних. На кожному з них по 3 щогли.

- Для чого вони? - питаю інженера.

- На цих щоглах,- відповідає він,- будуть укріплені маленькі печі для різних експериментів. Зокрема, для того, наприклад, щоб розігрівати розплав, що сюди будуть доставляти в твердому вигляді, зручному для транспортування. Солі, які ми використовуємо, тверднуть вже при 142 градусах за Цельсієм. Коли піч доведеться зупинити, скажімо, для профілактичного огляду, необхідно підігрівати транспортні труби, щоб у них не затвердів розплав. В цьому теж допоможуть маленькі печі на щоглах. Адже йдеться про промисловому виробництві електроенергії. Все, все повинно бути передбачено...

- У нас, як, втім, і у вашій країні, Сонцем займаються серйозно,- сказала мадам Мірабель, керівник відділу інформації Національного центру наукових досліджень Франції.- Ми сподіваємося, що до 1990 - 2000 років виробництво електроенергії за допомогою Сонця займе одне з важливих місць у виробленні електроенергії. Сонячні електростанції вже дуже скоро стануть конкурентами звичайних, які працюють на рідкому та твердому паливі. Нещодавно до нас приїжджав з Росії академік Олександр Шейндлін, директор Інституту високих температур Академії наук. Розповідав про дуже важливих роботах у вас.Ми відбирали взаимоинтересные теми для співпраці між нашими та іншими європейськими країнами, так і між країнами всього світу.

ЮНЕСКО вже зробила конкретні кроки, зокрема, для забезпечення узгоджених дій європейських країн щодо практичного використання енергії Сонця, для інтенсифікації науково-дослідних робіт у цьому напрямку. У Франції, в Перпіньяні, при університеті створено Міжнародний інформаційний центр з питань сонячної енергії. Регулярно скликаються міжнародні всесвітні і регіональні наради для координації сил.

Координація необхідна вже головній проблемі, як збільшення коефіцієнта корисної дії перетворювачів сонячних променів в тепло.Здавалося б, «зайчик» в фокусуючих дзеркалах, навіть найпростіших, опівдні забирає 50 - 70 відсотків енергії, але при подальших перетвореннях в електрику або механічну енергію він втрачає силу часом в 20 разів. Отже, актуальними є пошуки нових шляхів, здатних конкурувати з тепломеханическим методом. Ці пошуки полегшують наукові відкриття останніх десятиліть у фізиці і хімії напівпровідників.

Створені фотоелектричні перетворювачі - сонячні батареї - вже успішно використовують на космічних кораблях. Правда, їх ККД невеликий - всього 10 відсотків, але в лабораторіях, наприклад, Фізико-технічного інституту імені А.с Іоффе в Ленінграді, Інституту фізики твердого тіла АН СРСР під Москвою досягнуті більш високі результати. Широке використання напівпровідникових фотоелементів в земних умовах дещо стримується їх дорожнечею.Значить, головне зараз - зосередити зусилля на розробці більш дешевих перетворювачів, використовуючи плівкові і органічні напівпровідники, знайти менш дорогу технологію їх виробництва. Перспективні роботи радянських вчених щодо створення промислової технології одержання тонких стрічок кремнію безпосередньо з розплаву. Це дозволить у багато разів знизити вартість фотоперетворювачів. Досить сказати, що за останні 10 років собівартість виробництва фотоелементів зменшилася в 10 разів.