Солнечная оросительная станция — Египет 1913 год

В ясный, пылящий жаркий день в июне 1913 года сливки британского колониального общества в Египте, в том числе журналисты, собрались в небольшой деревне Маади на берегах Нила в нескольких милях к югу от Каира , для торжественного открытия самого необычного оросительного завода. Потягивая шампанское и закуски на сыре и икре, усатые мужчины в шляпах и шлемах Панамы, а также элегантные дамы, несущие зонтики, прогуливались по площадям, удивляясь длинным блестящим рядам зеркал в форме корыта, которые концентрировали солнечный свет на чугунных котлах. Подогретая всего до 90 градусов по цельсию вода, в котлах превращалась в пар низкого давления, чтобы управлять специально разработанным двигателем мощностью 75 л.с. Как будто по волшебству

Среди выдающейся, хорошо одетых толпы выделялись двое мужчин. Самым ослепительным был Виконт Горацио Герберт Китченер из Хартума, военный герой. Высокий, с толстыми морскими усами и пронзительными глазами, Китченер в 1911 году стал генеральным консулом и полномочным министром Египта, это сделало его самым могущественным человеком в стране. Египет, будучи ценным за его близость к Суэцкому каналу,  был ценным колониальным владением, но им было не так уж легко управлять. Для того, чтобы подавить националистические волнения и привести Египет под твердый британский контроль,
Китченер, обученный военной инженерии, приступил к улучшению экономики страны, сначала за счет укрепления инфраструктуры. Главным из его целей было увеличение ценного урожая хлопка в Египте — инициатива, требующая радикального улучшения в примитивной ирригационной системе страны. Поиск способа прокачки воды из Нила на далекие хлопковые поля, не потратив целое состояние на угольные насосы для орошения, был приоритетным в списке Китченера.

В жаркий июльский день, было предоставлено интригующее решение  начальником Китченера, американским изобретателем, инженером и пионером солнечной энергии Фрэнком Шуманом.
Шуман начал возиться с солнечными моторами в 1906 году. Хорошо осознавая слишком публичный провал Eneas несколько лет назад, Фрэнк поставил свой акцент на более простой, прочный , менее дорогостоящий дизайн для солнечного двигателя.

Для вдохновения он обратился к работе двух своих коллег, американским инженерам, Е. В. Уилли и Джону Бойлю, которые, опираясь на работу конца 19-го  века, французского изобретатель Чарльза Телье (изобретатель коммерческого холодильного оборудования), который экспериментировал с низкотемпературными солнечными двигателями, используя  жидкости с низкой температурой кипения, такие как аммиак, для выработки пара. Основным преимуществом подхода, для Шумана, была простота технологии, состоящая в основном из ряда недорогих солнечных батарей, оснащенных трубами. После года лабораторных экспериментов, летом 1907 года Шуман построил небольшую демонстрационную фабрику на своем заднем дворе в Такони, пригороде Филадельфии. Чтобы продвинуть свой солнечный двигатель и привлечь интерес к потенциальным инвесторам, Шуман распространил листовки по всему городу, приглашая общественность принять участие в демонстрации солнечной машины «любой день между двенадцатью и тремя часами дня в течение следующих двух недель». Большая толпа собрались, чтобы увидеть странное устройство, состоящее из более чем 90 квадратных метров низкорасположенных горячих боксов, заполненных водой и покрытых железными трубами, содержащими эфир, который имеет относительно низкую температуру кипения. Пары, образующиеся в результате использования нагретого эфира, приводили в действие паровой двигатель мощностью 3.5 л.с., используемых для непрерывного потока воды. Мотор работал гладко и привлек к себе столько внимания, что Шуман оставил на осень и зиму. Посетители в декабре и январе были особенно впечатлены, увидев, как солнечный мотор горит в солнечные зимние дни, несмотря на морозы и снег под ногами.

Воодушевленный успехом, Шуман приступил к улучшению дизайна и производительности солнечного двигателя. Его главная задача заключалась в том, чтобы генерировать достаточное количество пара для питания большего, более впечатляющего двигателя, и с этой целью Шуман внес несколько значительных изменений. Во-первых, он заменил эфир водой. У эфира была  более низкая температура кипения, но низкий центр тяжести создавал парообразные следы вместо плотных облаков пара, необходимых для создания большего количества лошадиных сил. Вода была лучше. Но использование воды требовало более жаркую погоду. С этой целью Шуман лучше изолировал ящики с коллекторами и добавил нижнее стекло с парой сантиметрами вакуума между ними.

К 1910 году Шуман был готов построить солнечную электростанцию ​​промышленного масштаба. Занимая целую половину акра, установка была примерно в 10 раз больше первоначальной установки, состоящей из 572 отдельных коллекционеров горячих боксов, расположенных в 26 массивах, установленных на рамах, которые удерживали их от влажного грунта. В том числе зеркала, общая площадь сбора солнечных лучей составила 1 000 квадратных метров. Трубы на одном конце питали массивы водой, которая, доведенная до низкого кипения концентрированным солнечным светом, превращалась в пар, проходящий через трубы на противоположный конец каждого массива. Когда пар низкого давления попадал в двигатель, он попадал в  вакуумную камеру, которую Шуман разработал для увеличения мощности двигателя. В нормальных условиях вода кипит при 100 градусах. Но чем ниже давление воздуха, тем ниже точка кипения воды (именно поэтому вода кипит более легко на высоких высотах). В вакуумной камере, встроенной в паровой двигатель Шумана, вода кипела всего лишь при 39 градусов. Когда вода, нагретая сборщиками, чуть ниже ее нормальной точки кипения, попала в вакуумную камеру, она превращалась в высоконапорный мощный пар, чтобы питать большую турбину.

В лучшем случае новая и улучшенная солнечная машина Шумана производила чуть более 270 кг. пара в час, создавая 25 лошадиных сил — достаточно, чтобы прокачать 11 кубов воды в минуту на высоту 10 метров. Хотя это было ничтожно по сравнению с промышленными мощными паровыми двигателями на угле, которые обладали мощностью 3000 лошадиных сил, тем не менее это было впечатляющим достижением. И он убедил Шумана, что он находится на пороге крупного прорыва в коммерческой солнечной энергии. Чтобы конкурировать с углем на более равноправной основе, он рассуждал, что солнечный завод должен будет иметь возможность управлять мощным паровым двигателем мощностью 1000 лошадиных сил. Для этого, по подсчетам Шумана, потребуется около 15 000 метров квадратных земли и стоимости около 40 000 долларов. По мере того, как он занимался машиностроением, Шуман начал обсуждать свой план с любым  инвестором, желающим послушать. «Единственное, что я уверен в этом», — написал Шуман в письме, опубликованном в«Научный американец в 1914 году», и это то, что человеческая раса должна, наконец, использовать прямую силу солнца или вернуться к варварству ». Подкрепленный ежедневными заголовками, предсказывающими неизбежную нехватку угля и бензина, он описал захватывающее солнечное будущее, где отдаленные пустыни в отдаленных уголки мира могут быть сделаны, чтобы цвести с помощью солнечного орошения. Шуман В течение нескольких коротких десятилетий Шуман уверенно предсказал, что солнечная энергия станет основным источником власти во всем мире.

Инвесторы из Филадельфии, которые поддерживали (и получали выгоду) от компании Shuman’s Safetee-Glass, хотя и не были столь же оптимистичны относительно перспектив солнечной энергетики. Уже много инвестировав в процветающую угольную отрасль Пенсильвании, люди из Филадельфии мало что могли получить, поставив 40 000 долларов в альтернативные энергетические технологии с такой историей коммерческой неудачи. Шейман повернул свое внимание в Лондон, где его коллега и консультант, британский инженер А.С.Экерманн, имели контакты в научных и инвестиционных кругах. В течение нескольких недель летом 1911 года Шуман ударил по говорящему кругу, посетив самых престижных научных обществ Лондона, где он поразил зрителей идеалистическими представлениями о массивных солнечных моторах, освобождающих мир от зависимости от ископаемого топлива. На более прозаической, но не менее убедительной ноте Шуман напомнил своим слушателям, что солнечная энергия была не только безвредной, но и экономически практичной, особенно в отдаленных, труднодоступных регионах Британской империи, где высокая стоимость угля препятствовала развитию. Восхищенный своей страстью к Тедди Рузвельту и утонченной изобретательностью Томаса Эдисона, Шуман быстро стал знаменитостью среди интеллектуальной и промышленной элиты Лондона, и инвесторы начали предоставлять свои карманы.

Между тем, когда началось финансирование, Шуман и Акерманн приступили к тому, чтобы сгладить важные детали, например, где строить завод и с какой целью. Идеальное место, по их мнению, было местом, где солнце ярко светило круглый год, когда уголь приходилось импортировать со значительными затратами, и там, где была потребность в пахотном орошении — задача, которую модель Шумана произвела настолько впечатляюще в его заднем дворе. Египет подходил по всем пунктам. Уголь был дорог, но земля и труд были дешевы. Огромный, неумолимый солнечный свет, испекший большую часть земли в пустыне, был источником свободного постоянного солнечного топлива. Кроме того, первостепенное значение имеет необходимость механизированного орошения; без него только земли, прилегающие к реке Нил, были пахотными. И наконец, Египет был постоянным источником тревожных заголовков в британской прессе. Несмотря на неоценимое значение для того, чтобы дать Британии контроль над Суэцким каналом. Египет был во многих отношениях заброшенным, без канализации, больниц, врачей и других основных удобств современной цивилизации. Сокрушительный государственный долг и негодование по поводу британской оккупации вызвали прерывистые националистические восстания среди египетских крестьян, ослабив слабое владение Британской империей над одним из ее самых ценных вещей. Короче говоря, будущее присутствия Британии в Египте было горячей темой.  Строительство оросительной установки на солнечной энергии обязательно привлекло внимание и бесплатную рекламу. и другие основные удобства современной цивилизации.

Последним и, пожалуй, наиболее важным моментом в пользу Египта было присутствие лорда Китченера, который оказал значительный вес в реализацию проекта. С благословения Китченера Шуман арендовал землю в фермерском поселке Маади, который также был административным центром Египта и местом официальной резиденции Китченера, и готовился к тому, чтобы части были отправлены из его кондоминиума в Филадельфию и Египет. Во-первых, Шумен должен был иметь дело с нежелательным вмешательством знаменитого британского физика сэра Чарльза Вернона Бойса, который был привлечен в качестве консультанта британскими сторонниками Шумана для оценки схем Шумана. К раздражению Шумана, мальчики предложили серьезное изменение: заменить сборщиков горячих коек параболическими зеркалами в форме корыта. Преимущество зеркал, по словам мальчиков, состояло в том, что они будут концентрировать солнечный свет на котел со всех сторон, создавая тем самым тепло и пар более эффективно. Недостаток , по словам Шумана, заключался в том, что замена дешевых горячих боксов на дорогие зеркала повысит стоимость установки намного выше первоначальной оценки в 40 000 долларов. В конце концов, коммерческая стратегия Шумана сосредоточилась на строительстве солнечного завода, который мог бы конкурировать с угольными электростанциями с точки зрения как мощности, так и стоимости. Построение коллекционеров с более дорогостоящим материалом, не обойдя бюджет, означало бы меньшее количество коллекционеров, что резко сократило бы выходную мощность завода от ожидаемых 1000 лошадиных сил до сравнительно незначительного уровня в 85.

Хотя Шуман твердо верил в то, что путь к коммерческому успеху заключался в том, что солнечная электростанция могла управлять паровым двигателем промышленного размера, он был вынужден уступить мальчикам, чьи мнения по научным вопросам были восприняты как евангелие в британских инженерных кругах. Итак, призвав американский дух, для которого он прославился, Шуман подвигался вперед. Вместо того, чтобы строить детали в Филадельфии и отправлять их в Египет, согласно первоначальному плану, Шуман решил построить завод с нуля в Маади, используя местные материалы.

Когда ряды зеркал в форме корыта стали появляться в Маади, слово распространилось по всему Египту и обратно в Англию, где инвесторы Шумана следили за развитием завода. Несколько месяцев спустя завод был завершен. После нескольких лет оттачивания его технических знаний и проповеди солнечного Евангелия у Шумана были в наличии технология, которую он считал способной убеждать не только своих финансовых сторонников и редакторов Scientific Americanно но весь мир, что солнечная энергия прибыла как жизнеспособная альтернатива угольной энергетике. И в тот июньский день в 1913 году, когда специально разработанный паровой двигатель солнечного завода прервал действие, перекачивая тысячи галлонов воды, Шуман сделал триумф. Как и знаменитые братья Райт, которые всего лишь десятилетием ранее сделали реальную, казалось бы, невозможную мечту о человеческом полете, наконец появился Шуман, который преуспел там, где все другие солнечные провидцы потерпели неудачу. Здесь, впервые в истории, был промышленный солнечный завод, делающий полезную работу, ранее невозможную из-за высокой стоимости угля.

Солнечная энергия действительно, казалось, пересекла порог, теперь стоящий на грани широкого коммерческого успеха. Лорд Китченер, конечно, так и думал. Удивившись, найдя рентабельный способ модернизировать ирригационную систему Египта и увеличить прибыльный урожай хлопка в стране, Китченер предложил Шуману плантацию хлопка в 30 000 акров в Британском Судане, на которой можно было построить гораздо более крупную версию солнечного завода. Германское правительство, чей посол в Египте был среди тех, кого пригласили на торжественное открытие завода Маади, наградило Шумана 200 000 долларов в Германии, чтобы спроектировать и построить оросительную систему на солнечной энергии в контролируемой Германией Африке, в юго-западной части континента. Сорвав успех, славу и средства, Шуман предусмотрел солнечные электростанции на огромных масштабах, дойдя до того, чтобы начать рисовать более грандиозные проекты.

Хотя Шуман развил солнечную энергию дальше, чем любой из его предшественников, непосредственное будущее солнечной энергии было в конечном счете во власти сил, намного превосходящих его или кого-либо. Вскоре после его успеха в Маади великие солнечные планы Шумана были уничтожены самыми маловероятными источниками — Францем Фердинандом, эрцгерцогом Австрии и Королевским принцем Венгрии и Богемией, убийство которого одним из тайных сербских военных обществ в 1914 году ввергло Европу и , в конечном счете, Соединенные Штаты в первую мировую войну. Внезапно солнечная энергия, которую сделал Шуман, казалась настолько жизненно важной для будущего здоровья западной промышленности, упала на обочину, поскольку Англия, Франция, Германия и другие европейские державы собрали все имеющиеся ресурсы для военных действий. Включая инженеров, работающих на заводе Маади, включая Шумана.

Хотя Шуман в свои 50 лет был слишком стар, чтобы сражаться, он был, в некотором смысле, жертвой Великой войны. В течение почти десятилетия он посвятил всю свою энергию и изобретательность в продвижение солнечной энергии и надеялся возродить солнечное орошение после войны. Но поскольку первый конфликт почти полностью зависел от сжигания ископаемого топлива, грузовиков, танков, кораблей и самолетов, WWI помогла более прочно закрепить не только уголь, но и нефть как топливо, незаменимое для промышленности. Большее производство обоих видов топлива, вызванных войной, снизило издержки, что затрудняет конкуренцию солнечных технологий на равных экономических уровнях. И когда нефтяные компании, в том числе англо-персидская нефтяная компания Великобритании, обнаружили и начали собирать огромное количество нефти на Ближнем Востоке, в Южной Америке, Калифорнии и других горячих места, где ископаемое топливо когда-то было скудным и дорогостоящим, солнечная энергия, по-видимому, потеряла свое самое привлекательное преимущество. Во всех смыслах и целях 19-го и в начале 20-го века солнечного предпринимательства и изобретение, возраст доминировал Огюста Mouchot, Джон Эриксон, Обри ENEAS, Франк Шуман и других бесстрашных, идеалистических изобретателей, пришел к концу.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.