Будто нагреть воду с поддержкой зеркал. Изобретатель из Лиды рассказал о своем инженерном решении

Не так давно главное информационное агентство страны – БелТА – сообщило информацию, что в Минске состоялась ярмарка инновационных идей Smart Patent'17. В экспозиции было представлено 50 проектов в сфере медицины, образования, энергетики, промышленности, робототехники. Форум собрал представителей ведущих научных и инновационных лабораторий, инвестиционных фондов, технопарков, заинтересованных в партнерских контактах и продвижении технологий. Одним из наиболее запоминающихся экспонатов была названа конструкция из зеркал, представленная изобретателем из Лиды Дмитрием Поварго. Это солнечный концентратор и система для хранения тепловой энергии к нему. Установка демонстрирует технические возможности использования энергии солнца для отопления и горячего водоснабжения в условиях республики.
Редакция «Лідскай газеты» не могла пройти мимо данного факта и решила рассказать лидчанам о нашем земляке и его изобретении подробнее. Журналист связался с Дмитрием Поварго для интервью.
– Дмитрий, вначале расскажите о себе.
– Я родился в Лиде, окончил среднюю школу №12. С детства был любознательным: всегда нравилось изучать что-то новое и необычное. Был радиолюбителем. В 1993 году я поступил в радиотехнический институт. В это время вуз был переименован, и в 1998 году я окончил уже Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники.
Долгое время я являлся предпринимателем, но по стечению обстоятельств вернулся к своей основной профессии. Теперь тружусь в УЗ «Лидская ЦРБ» инженером по эксплуатации и ремонту медицинского оборудования.

– И все же, как вы пришли к делу, которым нравится заниматься в свободное от работы время?
– Несколько лет назад приятель пригласил меня помочь смонтировать систему отопления в его доме. Он-то мне тогда и поведал о солнечных коллекторах. Рассказ отложился в памяти. Через некоторое время я посетил столичную выставку и там в первый раз увидел солнечные коллекторы. Тогда и задался вопросом: почему же они у нас так не распространены и не пользуются спросом? Оказывается, эксперты отмечают: развитие отечественной гелиоэнергетики прежде всего сдерживает стоимость.
Однако мой интерес к этой сфере не угас. Наоборот. Я начал изучать вопрос с нуля, разбирался, продолжал посещать тематические выставки. Безусловно, штудировал Интернет, благодаря которому начал вести переписку с энтузиастами и институтами из России, Украины, Израиля, Грузии, Армении, Германии, Латвии…
Почерпнул очень много интересной, полезной информации.
– Какой, например?
– Сотни компаний по всему миру предлагают свои разработки солнечных коллекторов, тысячи энтузиастов изготавливают разнообразные варианты устройств в домашних мастерских. В Беларуси частные поставщики и дистрибьюторы продают импортированный товар по высокой цене. В основном это коллекторы из Китая и Европы. Но физически полноценно в наших широтах нагревать воду они не способны. И вот почему. В общей сложности открытое солнечное сияние продолжается от 1730 до 1950 часов в год. Почти половину годового «запаса» приносят май, июнь и июль, когда в безоблачном небе солнце светит до 16 часов в сутки. За один час наша планета получает столько энергии, сколько человечество использует за один год. «Классические» солнечные коллекторы основаны на принципе непрерывной циркуляции воды в накопительный бак и обратно. И небольшой по площади солнечный коллектор площадью в 1-2 квадратных метра не способен быстро нагреть большой объем воды в несколько сотен литров.
Климат Беларуси не балует ее жителей обилием прямого солнечного света. Абсолютно ясных солнечных дней в течение года бывает немного – их количество колеблется от 30-35 на северо-западе до 40-42 на юго-востоке. В основном же, как правило, переменная облачность, когда солнце появляется на десяток-другой минут, а затем на это же время прячется за облаками. И интенсивность солнечной тепловой энергии резко падает. Все это крайне неблагоприятно сказывается на перспективах использования солнечной энергии для организации горячего водоснабжения.
– Поэтому вы увлеклись поиском и реализацией других инженерных решений?
– Да. Практически единственным способом организовать действительно надежное горячее водоснабжение от солнечной энергии служит построение концентрирующего солнечного коллектора с малым объемом воды, нагреваемой в каждую единицу времени.
Логика тут достаточно простая. Вспомним, за какое время электрический чайник в 1,5 кВт мощности доводит 1,5 литра воды, что в нем помещаются, до кипения. За считанные минуты! А если заставить его кипятить бочку воды? Он ее только нагревать будет часа 3-4. С другой стороны, нам не нужна целая бочка горячей воды и сразу. Нам в каждую минуту времени надо всего 2-3 литра. Умыться, посуду помыть… И напрашивается следующая схема нагревания воды. Относительно маломощным «чайником» мы быстро нагреваем 1-2 литра воды и сливаем ее в термос. Затем нагреваем следующую порцию и снова сливаем в термос, и так далее. А для своих нужд мы используем ее из термоса, т. е. делаем проточный водонагреватель с накоплением результата его работы. Даже в течение 10-15 минут, когда светит солнце, мы получим около 200 ватт-часов энергии от солнца. Это эквивалентно 720 кДж, что позволит нагреть до 50-60 градусов примерно 4-5 литров воды (почти полведра, между прочим). В следующий «выход» солнца – еще 5 литров, потом еще. И так далее в течение всего дня.

Второй важный момент – разная длительность светового дня в зависимости от географической широты. В Минске в течение летнего дня солнце описывает большой угол (268°), в то время как «классический» коллектор воспринимает излучение в секторе до 120°. Другими словами, более половины светового дня «классический» коллектор в Минске не работает. Таким образом, каким бы высоким ни был КПД такого коллектора, его общая эффективность падает с ростом географической широты места использования. Единственным выходом из сложившейся ситуации является создание поворотных систем для слежения за светилом. Но поворачивать ряд коллекторов, в каждом из которых находится теплоноситель, задача неблагодарная. Гораздо легче управлять светом, т. е. концентрировать солнечное излучение на теплоноситель. В результате в ясный летний день солнечная установка, например, под Лидой может произвести энергии не меньше, чем на экваторе (солнце пониже, зато день длиннее).
– Как показала ярмарка инновационных идей Smart Patent'17, вы смогли представить уже определенный реальный «продукт».
– Действительно, названные выше и другие решения реализованы мною в концентраторе, идет сбор данных, модернизация. Научным сопровождением занимается технопарк ООО «Апсель» (г. Лида) под руководством Леонида Мастюгина. Сейчас прототип установки уже на том этапе, который можно брать за основу для мелкосерийного производства.
– Планируете ли и дальше представлять свое детище широкой публике?
– Безусловно. На предстоящих тематических выставках. Я уже готовлюсь к участию в выставке EXPO-2020 в Дубае. К слову, подавал заявку для участия в EXPO-2017 в Казахстане, но по срокам подготовки мультимедийных материалов просто физически не успевал. Кроме того, я уже участвовал в двух ежегодных республиканских конкурсах инновационных проектов в 2015 и 2016 годах; принимал участие в слушаниях в 2015 году на Белорусском энергетическом и экологическом форуме, включающем международную специализированную выставку EnergyExpo.
– Возможно, какая-нибудь организация уже проявляла интерес к вашей разработке?
– Пока я в поисках инвестиций и площадки для внедрения. Обращался на лидские промышленные предприятия, в тепличные хозяйства – предлагал нагревать воду для технологических процессов и снизить затраты на отопление. Хоть интерес присутствует, побеждает настороженность, а не дальновидность. А ведь на II Съезде ученых Беларуси Глава государства говорил о том, что нужна более крепкая связь между производством и наукой.

– Возможно, вы, пользуясь случаем, хотели бы сказать кому-то слова благодарности за поддержку?
– Я благодарен консультациям нашего ученого в области теплоэнергетики, профессору Виталию Северянину из Бреста, энтузиастам из Харькова Александру Согоконю, Юлию Рылову из Владивостока, в области оптических систем – сотруднику ОАО «Завод «Оптик» Александру Ермолаеву.

– Ну что же, Дмитрий, остается пожелать вам как человеку, увлеченному идеей, дальнейших успехов в ее продвижении.