В среднем человечество ежедневно потребляет воды от 7 до 8 млрд т. поэтому велики затраты энергии на её перекачку. Самым крупным потребителем воды является сельское хозяйство, особенно летом, потому-то так заманчиво использовать энергию солнца для перекачки воды. Особенно привлекательно солнечное орошение для небольших участков и садов на юге России.
Примерно 90 % воды в сельском хозяйстве тратится на орошение. На юге России для получения хорошего урожая капусты нужно потратить для орошения 1 га примерно 8000 м2 воды.
Использование традиционных систем привода водяных насосов (электродвигатели И двигатели внутреннего сгорания) неэкономично по следующим причинам. Для питания электродвигателя нужна постройка линий электропередачи и трансформаторных подстанций, к тому же в летнее время температура проводов наиболее высока, следовательно, наиболее велики потери электроэнергии. Для работы двигателя внутреннего сгорания нужно привезти топливо, перелить его из заправщика в приемную емкость, а потом уже заправить топливный бак двигателя. И все эти операции сопровождаются потерями топлива за счет испарения и проливов. К тому же двигатель внутреннего сгорания работает только во время полива.
Для непосредственного преобразования солнечной энергии в механическую могут быть использованы разработанные в РГУПСе гелиомеханические преобразователи, которые содержат ротор, проходящий последовательно через зоны нагрева и охлаждения. Ротор снабжен тепловыми рабочими элементами с прикрепленными к ним дебалансными грузами, причем тепловые элементы выполнены из металлов, например, из никелида титана TLNi, который как и некоторые другие сплавы обладают уникальными механическими свойствами, объединенными общим названием - эффект памяти формы (ЭПФ).
ЭПФ обеспечивается особым (нетрадиционным) механизмом деформации сплавов, известным как мартенситное превращение (МП). Деформация этих сплавов осуществляется за счет МП, а именно перестройкой одной кристаллической решетки в другую и процесс этот полностью обратим.
Гелиомеханические преобразователи могут служить приводом любого насоса для перекачки воды.
Для использования солнечной энергии в сельском хозяйстве для орошения полей в конструкторском бюро альтернативной энергетики "ВоДОмет" (Омск) разработаны гелиоводометы двух типов — передвижные с вакуумированными солнечными ловушками и стационарные. Стационарные гелиоводометы имеют определенное преимущество: солнечные пруды это не только аккумуляторы, но и концентраторы солнечной энергия.
У гелиоводомета, работающего от запасенной тепловой энергии солнечного соляного пруда, при охлаждении радиатора льдом КПД повышается в 1,37 раза и более, что с избытком компенсирует относительно низкую инсоляцию весной и осенью в России (вплоть до 60° северной широты). При этом затраты энергии на замораживание воды зимой несоизмеримо малы по сравнению с получаемым эффектом.
Канадская компания Sunmotor International Ltd. выпускает солнечные насосы различного назначения. Среди них насосы для организации водопоя скота на пастбищах, которые могут выкачивать воду из скважин, колодцев, прудов и т. д. Исследования показали, что продуктивность и физическое состояние скота повышаются, если он пьет воду не из водоемов (находясь непосредственно в воде), а из поилок.
Рис. 1.6. Солнечный насос.
Низкое напряжение, питающее электродвигатель насосной установки, делает ее безопасной в эксплуатации. Компания Sunmotor International поставляет, например, поливальную установку для сада ценой $394, включающую в себя погружной насос, солнечные модули (мощность каждого модуля 22 Вт, гарантия 10 лет), систему крепления модулей на подставке, шланг длиной 6 м и электрический кабель в специальной изоляции длиной 6 м (рис. 1 6).
В зависимости от производительности мощность насосов составляет от 73 до 300 Вт, электродвигателе подсоединяются непосредственно к выходу солнечных модулей (или аккумуляторных батарей).
Возможно использование солнечной энергии в сушильных установках и теплицах. Наиболее эффективно использование установок для сушки сена и древесины.
Эффективность теплиц повышается при тащите с помощью слоя теплоизоляционного материала её северной стены, а также при аккумулировании теплоты в грунте и подогреве воздуха или воды в солнечном коллекторе. Подпочвенный аккумулятор теплоты может быть галечным, причем на 1 м2 площади остекленной южной поверхности теплицы требуется 0,5-0,9 м2 гальки или щебня.
