логин:    пароль: Регистрация
Вы здесь:
  
Луч в конце тоннеля Надежда ГОНЧАРУК - «Контракты» №41-42 Октябрь 2012г.

Сможет ли человечество грамотно использовать энергию Солнца


Известный футуролог, ученый Рэй Курцвейл очень оптимистичен, когда речь заходит о возобновляемых источниках энергии. Он предсказывает экспоненциальный рост солнечных технологий, преобразовывающих, образно говоря, лучи нашего светила в электрическую или тепловую энергию. Расцвет солнечных мощностей ученый сравнивает с ростом компьютерных технологий. Главным мерилом развития вычислительных мощностей стал небезызвестный закон Мура, согласно которому количество транзисторов на интегральной схеме удваивается каждые 24 месяца. Курцвейл убежден: то же ждет солнечную энергетику. Солнечные технологии будут расти в геометрической прогрессии, в два раза каждые два года.

Даже несмотря на то что 80% прогнозов Рэя Курцвейла сбываются, найдутся скептики, которые не поверят столь радужным предсказаниям. Основная причина сомнений заключается в том, что доля Солнца в общем показателе производимой на земле энергии и даже альтернативной энергии небольшая. 80% всего объема приходится на ископаемое топливо — нефть, газ и уголь. Доля альтернативной энергетики составляет не более 15%, из которых у Солнца от силы несколько процентов. Но если верить последнему отчету British Petroleum, похожие на сказку предсказания ученого-футуролога становятся похожими на правду. В последнем статистическом обзоре мировой энергетики указано, что в 2011 году производство солнечной энергии выросло на 73,3%. Это самый большой скачок показателя, начиная с 1996 года, когда British Petroleum начала отслеживать этот рынок. В прошлом году общий объем солнечных мощностей вырос с 29,3 ГВт до 63,4 ГВт. За последние пять лет производство солнечной энергии увеличилось в десять раз.

Дальше начинается самое интересное. Отрасль в большей степени живет за счет госсубсидий, однако реальная цена производства энергии от Солнца остается высокой. Но если развитие рынка пойдет по сценарию ученого, через 20 лет ее стоимость будет ниже, чем энергия от ископаемого топлива. Дело в том, что в отношении цены действует упомянутый выше закон Мура. Двукратный рост мощностей в течение 24 месяцев означает падение стоимости солнечной энергии в два раза. Снижение цены будет стимулировать спрос, а значит, лет через 20 человечество может полноценно перейти на использование солнечной энергии. Стоит добавить, что рынок возник не на пустом месте: вот уже двадцать лет ведется активная разработка солнечных технологий.

«Если цена начнет падать, люди будут все больше потреблять солнечной энергии. В том числе те, кто совсем не заботится об окружающей среде, ведь здесь на первый план выходит банальная экономика», — резонно замечает Рэй Курцвейл. Но как в данный момент используется солнечная энергия?

На службе промышленности

На протяжении многих лет для промышленности солнечная энергия была альтернативой традиционным источникам питания. Солнечные системы обладают высокой надежностью и требуют минимального обслуживания, они идеально подходят для использования в отдаленных или изолированных местах.

Солнечная энергия часто используется для работы транспортных сигналов, таких как морские навигационные буи, маяки, наземные предупреждающие лампы, используемые в авиации, а также в дорожных светофорах. Например, установленная на острове Змеиный фотоэлектрическая станция ежегодно экономит нашему государству до 2 млн грн, ранее затрачиваемых на покупку и доставку на остров дизельного топлива. До 2006 года маяк обслуживался с помощью дизельных электростанций. Стоимость солнечной станции, состоящей из 60 фотоэлектрических модулей мощностью 100 кВт каждый, составила 570 тыс. грн. Станция вырабатывает 50 кВт•ч энергии в сутки в весеннее-летний период и 30 кВт•ч — в осеннее-зимний. Инвестиции окупились всего за год.

За последние пять лет производство солнечной энергии увеличилось в десять раз

Фотовольтаика также применяется в экооборудовании и антикоррозийных системах защиты трубопроводов, мостов и других конструкций. Для предприятий, использующих электричество, экономически эффективно применять гибридные системы, сочетающие и фотовольтаические модули, и небольшие дизель-генераторы. К примеру, в Риге построена солнечная электростанция для нужд промышленности. Солнечные элементы занимают 700 кв. м площади, вырабатывая 120 кВт в час, за год станция может произвести от 150 до 200 тыс. кВт энергии. Вырабатываемая энергия идет на обеспечение работы очистного оборудования порта Риги.

Особый интерес к солнечной энергии проявляют автомобильные концерны. В 2007 году Honda основала дочернюю компанию по производству солнечных батарей на основе технологии CIGS. Батареи, которые производит и реализует Soltec (такое название получило детище Honda), подходят как для промышленного, так и для домашнего применения. Концерн Honda также реализует комплексную программу Green Factory, в которую входят 14 заводов компании, расположенных по всему миру. Honda Green Factory в целом направлена на сокращение влияния производства на окружающую среду, в том числе и благодаря активному использованию солнечной энергии.

Испанская Seat также планировала построить две солнечные электростанции для обеспечения потребностей своего завода. Но на данный момент массовая установка таких дорогостоящих станций коммерческими брендами не предвидится. Дело в том, что в 2012-м из-за неблагоприятной экономической ситуации в регионе Европа значительно сократила программы, субсидирующие альтернативную энергетику. Во многом экспоненциальный рост солнечных установок обеспечил ЕС, в частности, Германия и Италия, запустившие льготные «зеленые» программы еще в 1990-х гг. Скорее всего, в ближайшем будущем вектор спроса сместится из развитых в развивающиеся страны, где бедная инфраструктура энергосетей позволяет независимым солнечным установкам успешно конкурировать с автономными дизельными генераторами.

Дом, милый дом

Фотовольтаика основывается на преобразовании солнечного света в электричество. Специальные панели устанавливаются на южной стороне крыши дома либо двигаются вслед за Солнцем. Энергосеть может быть как автономной, так и подключенной к общей электросети. Первая не зависит от других источников энергии, в таких системах встроены аккумуляторы, генерирующие энергию для использования ночью. Вторая подключена к существующей коммунальной сети, владельцы которой выкупают электричество по завышенному тарифу у хозяина установки. Цены на фотовольтаические панели снижаются вследствие роста производства. К примеру, в Германии в 2007 году стоимость солнечной установки мощностью 100 кВт составляла почти $6 тыс. за кВт, в 2012-м — $2,7 тыс.

Солнечные коллекторы позволяют нагревать воду для домашнего пользования за счет энергии Солнца. Система устанавливается на крыше дома и состоит из солнечного коллектора и накопительного бака. Коллектор преобразовывает солнечную энергию в тепловую, которую перенаправляет на обогрев воды в баке. Такие установки дешевле солнечных систем для производства электричества. Коллектор, способный удовлетворить 50% потребности в горячей воде семьи из четырех человек, стоит $5–7 тыс.

Помимо коммунальных нужд, солнечная энергия используется для других целей. Например, такие системы могут устанавливаться в наземном и воздушном транспорте. Существует тип электромобилей, которые используют энергию Солнца для передвижения, — так называемые солнцемобили. Электродвигатель экомашин питается энергией светила, которую преобразовывают в электричество специальные кремниевые пластины. Ночью солнцемобиль использует энергию электродвигателя, днем — Солнца. Солнечные модули активно применяются автопроизводителями для создания автономных заправок электромобилей. Недавно производитель электрокаров из США — компания Tesla Motors — открыла на территории страны сеть электрозаправочных станций Supercharger, работающих на солнечной энергии. Активное строительство подобных станций начали и классические автокомпании — Honda, Toyota и другие.

Виды солнечных панелей

Кремниевые. Эти сэндвич-панели бывают двух типов: кристаллические (из одного большого кристалла) и поликристаллические (из блоков кремния, которые содержат много мелких кристаллов). Кремниевые солнечные панели имеют наивысший показатель КПД (около 33%), в том числе в условиях низкой освещенности, но они достаточно дороги и не слишком экологичны в производстве. Поликристаллические солнечные элементы чуть менее эффективны, чем монокристаллические.

Тонкопленочные. Гибкие солнечные панели изготавливаются путем раскатывания кремния или других подходящих элементов в тонком слое (сравнимом с толщиной человеческого волоса) на большой плоскости из стекла или керамики. Они менее эффективны, чем кремниевые солнечные панели, зато их производство дешевле. Тонкий материал панелей делает их идеальными для строительства интегрированных солнечных батарей, таких как солнечные черепицы и плитки. КПД — от 10% до 19%.

Солнечные панели будущего. Панели, состоящие из практически невесомой фольги, пластиковые коллекторы, гибридные коллекторы для подогрева воды и выработки электричества. Новые гибридные системы захватывают горячий воздух от солнечных электрических панелей и используют его для нагрева воды. За исключением гибридных систем, большинство новых материалов недоступно для домашнего использования.

CIGS. Солнечные батареи на основе материала с высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии. CIGS — аббревиатура от Сopper Indium Gallium Selenide — медно-индиево-галлиевый селенид. В дополнение к широкому спектру поглощения этот сложный полупроводник обладает коэффициентом поглощения светового излучения, в несколько раз превосходящим кремний.

 

Идеи

ТОП-5 необычных использований солнечных установок

Солнечные установки в пустынях

Питают энергией близлежащие поселения и одновременно служат защитой от палящего солнца в пустыне. Выполнены в виде огромных дизайнерских инсталляций, их мощность может достигать 10 МВт.

Солнечные стадионы

Тайваньский стадион в форме дракона считается лучшим примером масштабного использования солнечной энергии. Созданный дизайнером Тойо Ито спортивный комплекс на 50 тыс. мест состоит из 9 тыс. панелей, генерирующих энергию для освещения арены.

Солнечные цветы

Это установка, построенная на старой производственной площадке в Техасе, состоит из 15 цветов из солнечных фотоэлектрических панелей. Цветы производят электричество из Солнца и одновременно защищают от него. Аккумулированная за день энергия ночью идет на подсветку цветов.

Солнечная ферма

Команда японских ученых и инженеров создала искусственное комнатное растение, листья которого сделаны с использованием органических тонкопленочных солнечных пластин. В будущем эти генераторы могут быть встроены в конструктивные элементы зданий, одежду и игрушки.

Солнечный самолет

Солнечный самолет Impulse, состоящий из 12 тыс. панелей, может летать днем и ночью, а также совершать кругосветные путешествия. В настоящее время проходят летные испытания.

По данным BuzzFeed

Вы здесь:
вверх