Главный вопрос, ответ на который позволит решить большинство проблем солнечной энергетики, должен звучать так: почему мы в процессах использования и преобразования солнечной энергии не разделяем энергию видимого света и энергию теплового излучения? Почему мы используем энергию огня и света вместе, не отделяя кванты тепла от квантов света, если сама природа и весь накопленный опытный материал говорят нам о необходимости такого разделения? Более того, мы обязаны поставить вопрос ещё более конкретней: почему мы не используем каждый спектр в отдельности, если все данные спектроскопии говорят нам о невозможности использования веществом квантов излучения, которые этим веществом не поглощаются, не находятся с веществом в резонансе? К тому же, если эти данные наглядно подтверждаются выводами «механической модели»?
Ведь если даже принять в рассмотрение механизм взаимодействия Ломоносовских «шариков» света и вещества различной величины, то выводы напрашиваются очевидные, - взаимодействовать могут «шарики» только одинаковой величины. В «механической модели» эфирные тороидальные «шарики» наделены не только размерами, но и массой, плотностью, скоростью циркуляции эфирной массы в теле «шарика». Так неужели можно допустить, что «шарики» различных физических параметров примут самостоятельное решение о взаимодействии? Очевидно, что к данному конкретному взаимодействию склонны «шарики» только одинаковых физических параметров, а большие и меньшие по размерам «шарики» будут только мешать этому взаимодействию, они лишние, их нужно изолировать. Но «изолировать» - не значит выкинуть, им просто необходимо подобрать «спарринг партнёра» соответствующей весовой категории.
То есть, для полноценного использования энергии солнечного излучения мы должны поток «шариков» различной величины, прежде всего, разложить по спектрам, рассортировать по фракциям, по физическим параметрам. И только потом подобрать каждому спектру определённое в химическом отношении вещество для взаимодействия. В этом случае мы можем в процессе преобразования, как показывает опыт, использовать многократно усиленный поток монохроматического света. Концентрированный поток монохроматического света при этом мы не только можем использовать, но, и обязаны это сделать, поскольку КПД преобразователей света от этого только повысится.
Говорить о том, как конкретно должна выглядеть схема концентрации излучения, разделения в спектр и дальнейшего использования каждого спектра сейчас, пожалуй, преждевременно. Но отдельные механизмы этого процесса мы могли бы рассмотреть.
1). Мы могли бы сконцентрировать солнечный свет посредством собирающей линзы, направить свет на призму, разделить в спектр, а дальше каждый спектр по волоконно оптическому кабелю направить к приёмникам излучения, - видимый свет на фотоэлементы, тепловое излучение на теплоноситель.
2). Поток солнечного света можно было бы посредством призмы сначала разложить в спектр, а потом с помощью собирающей линзы каждый спектр сфокусировать на торец волоконно оптического кабеля и направить к приёмникам излучения.
3). Можно было бы использовать явление хроматической аберрации, в результате которой фокусные расстояния на оптической оси собирающей линзы для каждого спектра имеют свои линейные размеры. В этом случае в фокус каждого спектра можно было бы попытаться ввести скошенный под углом 45 градусов торец световода и по нему направить свет к приёмникам излучения. Если в фототехнике дисперсия является нежелательным явлением, подлежащим устранению, то в нашем случае материал для линзы, наоборот, должен обладать повышенной дисперсией.
Вместо обычных собирающих линз в таких системах можно было бы использовать линзы Френеля.
Система концентрации, разделения в спектр и транспортировка каждого спектра по световоду к приёмникам излучения позволила бы решить большинство проблем солнечной энергетики, прежде всего, повысить КПД солнечных электростанций. Общий вид панелей для концентрации излучения и разделения его в спектр мог бы напоминать линзовый концентратор, изображённый выше.
Солнечные электростанции в этом случае должны быть комбинированными, - видимый свет должен использоваться в процессе фотопреобразования, а тепловое излучение - для получения пара и дальнейшего преобразования его кинетической энергии в электрическую энергию. Либо тепловое излучение в двигателе Стирлинга можно было бы преобразовывать сначала в механическую энергию, а потом, если это необходимо, механическую энергию преобразовывать в электрическую энергию.
При этом каждый спектр видимого света целесообразно концентрировать и направлять на фотоэлемент в том количестве, которое может стопроцентно преобразовать полупроводник.
Такая система позволит обойтись без строительства башни на солнечных электростанциях башенного типа. Ёмкость для теплоносителя в этом случае можно устанавливать в любом удобном месте на уровне земли и тепловое излучение вводить непосредственно в ёмкость. При этом затраты на обслуживание башни и транспортировку теплоносителя на её вершину станут ненужными.
Параболические концентраторы так же должны уступить место панелям системы преобразования, поскольку в любых концентраторах должен, прежде всего, использоваться принцип разделения излучения в спектр и преобразование каждого спектра в отдельности. Концентрироваться и подаваться к приёмнику излучения должен каждый отдельный спектр. К тому же насосные системы, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя, не могут сравниться по эффективности с движением света по оптическому волокну, поскольку каждый квант излучения сам является миниатюрным насосом, перекачивающим свою массу и энергию.
Панели с фотоэлементами желательно устанавливать в специальном помещении. Разумеется, для каждого спектра должен быть подобран химический состав фотоэлемента. Такие помещения можно было бы назвать непосредственно «электростанциями». Целесообразность использования монохроматического света можно сравнить с генерированием в электросеть электричества определённой, строго фиксируемой частоты. Если человек в своей практической деятельности использует электричество определённой частоты, так почему в современных способах преобразования световой энергии мы пытаемся подать на фотоэлемент свет разных частот?
Использование специального помещения для преобразования видимого света и принципа «каждому спектру – свой фотоэлемент» в целом позволит избежать негативного влияния окружающей среды на материал фотоэлемента, значительно повысить КПД и сократить общие расходы на строительство и обслуживание электростанций. Необходимо учитывать, что стоимость изготовления фотоэлементов многократно превышает стоимость изготовления деталей системы, основным сырьём для которых служит песок или пластик.
Обслуживание и очищение от пыли панелей, концентрирующих и разделяющих в спектр излучение, можно производить в любое время, не боясь негативного действия отражённых лучей. При этом можно было бы внедрить механическое очищение от пыли и грязи, используемое на транспортных средствах для очистки стёкол, и которое затруднительно использовать на зеркальных панелях.
Внедрение предлагаемой системы преобразования солнечного излучения позволило бы решить проблемы экологической безопасности. Негативное влияние на флору и фауну в этом случае можно свести к минимуму. Тем более что поглощённая радиация собирающими панелями в какой-то мере будет способствовать охлаждению поверхности земли под панелями в жаркий период времени.
Практическое внедрение подобных систем позволит не только повысить КПД преобразования, но и выйти на новый, более качественный уровень строительства и эксплуатации солнечных электростанций.
Разумеется, предлагаемая система преобразования не лишена недостатков. Такая система технически сложна и она должна пройти экспериментальную проверку, но в целом предлагаемые меры теоретически должны способствовать существенному увеличению КПД преобразования энергии солнечного излучения.