Практическое применение альтернативных источников энергии (АИЭ) в структурных подразделениях и воинских формированиях Армий мира началось с 70-тых годов прошлого века. Первопроходцами в данной области выступили военные специалисты и учёные США, которые и по настоящее время являются лидерами по использованию АИЭ в энергообеспечении подразделений МО США как на своей территории, так и при выполнении ими боевых задач в различных точках мирового театра военных действий. Такому состоянию дел в проблемной области сопутствовало бурное развитие в США и странах западной Европы, в последней четверти 20 века, технологий по созданию Альтернативных источников энергии. Особенно прорывные решения были найдены в фотовольтаики и ветроэнергетике. Воспользовавшись текущем моментом, военные специалисты США, начиная с 1985 года (в эти сроки, в структуре МО США, был создан Межведомственный комитет по солнечные энергетики), разработали и реализуют на практике Генеральный план по внедрению фотоэлектрических систем в различные виды и рода войск [1]. Данный документ, с учётом меняющийся оперативной обстановки и появляющимся в мировой практике новым научным и технологическим инновациям неоднократно корректировался, развивался, расширяясь новыми программами и подпрограммами, но всегда в сторону количественного и качественного увеличения использования образцов АИЭ в воинских формированиях и структурных подразделениях Американской армии.
Данной тенденции способствовало подключение к проблемам создания и внедрения специальных (ориентированных на решение военных задач) АИЭ, таких структурных подразделений МО США как DARPA — Агентства по передовым оборонным и научно-исследовательским разработкам. Ученые именно этой организации (опираясь на мировые научные и технологические достижения и используя потенциал военно-научных специализированных лабораторий и центров) определяют стратегию развития использования альтернативной энергетики для нужд американских армейских частей. Таким образом сегодня МО США является самым главным двигателем рынка эко-технологий и развития инноваций в области АИЭ, с дальнейшей возможностью их применения в гражданском секторе. Вполне вероятно, что в ближайшие десятилетия произойдёт такой же переход от традиционного топлива на альтернативные источники энергии, как это произошло в начале 20-го века, при переходе военно-морских флотов мира с использования угля на применения жидких нефтепродуктов.
Так военные исследователи в 2015 году запатентовали новый тип солнечной батареи, которая дешевле в производстве, мощнее и более надежна, чем существующие современные технологии, используемые при изготовлении фотоэлектрических генерирующих систем для армейского применения. Тонкопленочный элемент состоит из слоев серебра и золота между полупроводниковыми слоями, но общая толщина не превышает всего нескольких сотен нанометров, это действительно очень тонкий материал, по сравнению с листом бумаги, который имеет толщину 100 000 нанометров. «Эти недорогие, компактные, гибкие и высокоэффективные солнечные батареи предназначены для применения во всех приложениях Министерства обороны, а легкие солнечные панели будут в конечном итоге установлены на все виды оборудования, особенно в отдаленных, труднодоступных районах», сказал д-р Майкл Скалора (Michael Scalora), физик-исследователь из центра армейской авиации, ракетных исследований и опытно-конструкторских работ вооруженных сил США [2]. Данная технология пока еще находится в начальной стадии, но перспективы её перевода в промышленное производство, предполагают существенный скачок повышения эффективности использования АИЭ, как в военном, так и в конверсионном применении.
Согласно информации с сайта Пентагона, «ВМС США к 2020 году намерены сократить потребление топлива на 15 процентов. ВВС - повысит в те же сроки энергоэффективность авиации на 10 процентов. Корпус морской пехоты к 2025 году планирует в полтора раза повысить энергоэффективность в условиях боя. Таким образом, ежедневный расход топлива из расчета на каждого морпеха сократится на 50 процентов. Основными целями энергетической реформы является повышение энергобезопасности на недвижимых объектах вооруженных сил, внедрение альтернативных видов топлива, а также введение нормативов по снижению энергозависимости подразделений» [3].
Как уже отмечалось, при наличии стратегических задач и перспективных планов повышения энергоэффективности подразделений Армии США, определённые работы по их реализации осуществляются и в настоящее время. И главным направлением выступают вопросы разработки и внедрения в армейские подразделения Альтернативных источников энергии, основанных на преобразовании энергии при помощи фотовольтаики и ветрогенерации.
Все альтернативные источники энергии, с точки зрения их ТТХ и эксплуатационных возможностей, можно разделить на две большие группы: АИЭ Межвидового применения и АИЭ Специального исполнения и применения.
Первая группа – Альтернативные источники энергии межвидового применения, с одинаковым успехом решает задачи электропитания во всех воинских формированиях вооружённых сил государства, не зависимо от их принадлежности к тем или иным родам и видам войск. Такие источники энергии, как правило, имеют систематизацию по выходным параметрам, условиям эксплуатации и обслуживанию. Межвидовые АИЭ систематизированы в Типоразмерные ряды и в модельном исполнении имеют ограниченный ряд - Типаж межвидовых АИЭ.
Вторая группа систем - Автономные источники энергии Специального назначения, разрабатываются и используются для решения вопросов энергообеспечения образцов ВВСТ, воинских формирований, автономных военных объектов и т.п., с учётом специфики функционирования каждого конкретного потребителя. Данные системы имеют самый широкий спектр конструктивных и схемотехнических исполнений и существенно отличаются между собой. ТТХ этих АИЭ также достаточно разнообразны. Систематизация данных изделий если и осуществляется, то в малых типоразмерных рядах, определяемых спецификой решаемых задач объектом, потребляемым электроэнергии от АИЭ данного типа.
К альтернативным источникам энергии рассматриваемых в проблемной теме, а именно использование их в интересах армейского применения относятся: Солнечные энергетические системы (СЭС); Ветрогенераторы (ВГ) и Электрохимические генераторы (ЭХГ). Конструктивно эти источники представляют из себя: Устройства зарядные солнечные (УЗС), Фотоэлектрические станций (ФЭС), Ветроэнергетические установки (ВЭУ), различные модели ЭХГ и Комбинированные энергетические установки (КЭУ) – включающие в свой состав два - три и более обозначенных выше АИЭ, основанных на различных принципах её преобразования. Довольно часто в КЭУ включают Дизель генератор (ДГ), функционирующий в общей системе, как ведомый, резервный источник электроэнергии.
При внедрении этих Альтернативных источников в армейские структуры и подразделения современных Армий позволяет руководству военных министерств решить три задачи. Две из которых относятся к функциональным проблемам, а третья к экономическим. Формулируются данные задачи в следующем изложении:
v Энергообеспечение от АИЭ современного солдата и воинских формирований, при выполнении ими задач на территориях, не обеспеченных централизованными и местными электросетями.
v Электропитание от Альтернативных источников энергии, существующих и перспективных образцов ВВСТ и автономных объектов армейской инфраструктуры государства.
v Применение АИЭ, с целью снижения затрат на оплату традиционных энергоносителей, необходимых для содержания армейской инфраструктуры государства.
Данной тенденции способствовало подключение к проблемам создания и внедрения специальных (ориентированных на решение военных задач) АИЭ, таких структурных подразделений МО США как DARPA — Агентства по передовым оборонным и научно-исследовательским разработкам. Ученые именно этой организации (опираясь на мировые научные и технологические достижения и используя потенциал военно-научных специализированных лабораторий и центров) определяют стратегию развития использования альтернативной энергетики для нужд американских армейских частей. Таким образом сегодня МО США является самым главным двигателем рынка эко-технологий и развития инноваций в области АИЭ, с дальнейшей возможностью их применения в гражданском секторе. Вполне вероятно, что в ближайшие десятилетия произойдёт такой же переход от традиционного топлива на альтернативные источники энергии, как это произошло в начале 20-го века, при переходе военно-морских флотов мира с использования угля на применения жидких нефтепродуктов.
Так военные исследователи в 2015 году запатентовали новый тип солнечной батареи, которая дешевле в производстве, мощнее и более надежна, чем существующие современные технологии, используемые при изготовлении фотоэлектрических генерирующих систем для армейского применения. Тонкопленочный элемент состоит из слоев серебра и золота между полупроводниковыми слоями, но общая толщина не превышает всего нескольких сотен нанометров, это действительно очень тонкий материал, по сравнению с листом бумаги, который имеет толщину 100 000 нанометров. «Эти недорогие, компактные, гибкие и высокоэффективные солнечные батареи предназначены для применения во всех приложениях Министерства обороны, а легкие солнечные панели будут в конечном итоге установлены на все виды оборудования, особенно в отдаленных, труднодоступных районах», сказал д-р Майкл Скалора (Michael Scalora), физик-исследователь из центра армейской авиации, ракетных исследований и опытно-конструкторских работ вооруженных сил США [2]. Данная технология пока еще находится в начальной стадии, но перспективы её перевода в промышленное производство, предполагают существенный скачок повышения эффективности использования АИЭ, как в военном, так и в конверсионном применении.
Согласно информации с сайта Пентагона, «ВМС США к 2020 году намерены сократить потребление топлива на 15 процентов. ВВС - повысит в те же сроки энергоэффективность авиации на 10 процентов. Корпус морской пехоты к 2025 году планирует в полтора раза повысить энергоэффективность в условиях боя. Таким образом, ежедневный расход топлива из расчета на каждого морпеха сократится на 50 процентов. Основными целями энергетической реформы является повышение энергобезопасности на недвижимых объектах вооруженных сил, внедрение альтернативных видов топлива, а также введение нормативов по снижению энергозависимости подразделений» [3].
Как уже отмечалось, при наличии стратегических задач и перспективных планов повышения энергоэффективности подразделений Армии США, определённые работы по их реализации осуществляются и в настоящее время. И главным направлением выступают вопросы разработки и внедрения в армейские подразделения Альтернативных источников энергии, основанных на преобразовании энергии при помощи фотовольтаики и ветрогенерации.
Все альтернативные источники энергии, с точки зрения их ТТХ и эксплуатационных возможностей, можно разделить на две большие группы: АИЭ Межвидового применения и АИЭ Специального исполнения и применения.
Первая группа – Альтернативные источники энергии межвидового применения, с одинаковым успехом решает задачи электропитания во всех воинских формированиях вооружённых сил государства, не зависимо от их принадлежности к тем или иным родам и видам войск. Такие источники энергии, как правило, имеют систематизацию по выходным параметрам, условиям эксплуатации и обслуживанию. Межвидовые АИЭ систематизированы в Типоразмерные ряды и в модельном исполнении имеют ограниченный ряд - Типаж межвидовых АИЭ.
Вторая группа систем - Автономные источники энергии Специального назначения, разрабатываются и используются для решения вопросов энергообеспечения образцов ВВСТ, воинских формирований, автономных военных объектов и т.п., с учётом специфики функционирования каждого конкретного потребителя. Данные системы имеют самый широкий спектр конструктивных и схемотехнических исполнений и существенно отличаются между собой. ТТХ этих АИЭ также достаточно разнообразны. Систематизация данных изделий если и осуществляется, то в малых типоразмерных рядах, определяемых спецификой решаемых задач объектом, потребляемым электроэнергии от АИЭ данного типа.
К альтернативным источникам энергии рассматриваемых в проблемной теме, а именно использование их в интересах армейского применения относятся: Солнечные энергетические системы (СЭС); Ветрогенераторы (ВГ) и Электрохимические генераторы (ЭХГ). Конструктивно эти источники представляют из себя: Устройства зарядные солнечные (УЗС), Фотоэлектрические станций (ФЭС), Ветроэнергетические установки (ВЭУ), различные модели ЭХГ и Комбинированные энергетические установки (КЭУ) – включающие в свой состав два - три и более обозначенных выше АИЭ, основанных на различных принципах её преобразования. Довольно часто в КЭУ включают Дизель генератор (ДГ), функционирующий в общей системе, как ведомый, резервный источник электроэнергии.
При внедрении этих Альтернативных источников в армейские структуры и подразделения современных Армий позволяет руководству военных министерств решить три задачи. Две из которых относятся к функциональным проблемам, а третья к экономическим. Формулируются данные задачи в следующем изложении:
v Энергообеспечение от АИЭ современного солдата и воинских формирований, при выполнении ими задач на территориях, не обеспеченных централизованными и местными электросетями.
v Электропитание от Альтернативных источников энергии, существующих и перспективных образцов ВВСТ и автономных объектов армейской инфраструктуры государства.
v Применение АИЭ, с целью снижения затрат на оплату традиционных энергоносителей, необходимых для содержания армейской инфраструктуры государства.