С чего начинается фотовольтаика в Беларуси

Фотовольтаика – практически бесконечный и экологически чистый источник возобновляемой энергии. Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую энергию значительно повышает надежность и долговечность всей системы. Солнечные элементы могут использоваться для энергопитания любых объектов. Недостатки солнечных элементов (СЭ) обусловлены среднесуточной и годовой неритмичностью производства «солнечной» электроэнергии. Пока еще цена солнечных элементов, и, следовательно, произведенной электроэнергии высока, да и запасы сырья для производства СЭ ограничены. Но время не стоит на месте. И будущее у фотовальтаики есть.

Фотовольтаика в Беларуси: быть или не быть?

По мнению экспертов, развитие фотовольтаики в Беларуси поможет снизить зависимость от внешних поставщиков энергии, обеспечивая тем самым энергетическую безопасность республики. Снизится экологическая нагрузка на регион. Развитие фотовольтаики поспособствует более полному использованию имеющегося потенциала электронной и оптической промышленности, созданию новых рабочие мест и др.

«В республике есть условия для развития наукоемкой фотоэнергетики, – считает профессор Александр Федотов, заведующий кафедрой энергофизики Белорусского государственного университета. – У нас имеются крупные научно-исследовательские центры в области микро- и оптоэлектроники, соответствующее аналитическое и производственное оборудование, ряд существенных научных результатов в областях материаловедения, химии, технологии кремния, соединений A3B5, A2B6, формирования просветляющих, люминесцентных, защитных покрытий и т.п., которые могут быть использованы при разработке солнечных элементов. Сравнительно большая материально-техническая база незагружена и пригодна для обеспечения крупносерийного производства солнечных элементов и гелиостанций. Отмечу также наличие высококвалифицированных кадров и опыт международного научного сотрудничества в конкретных областях разработок».

Главный фактор, обуславливающий развитие фотовольтаики в Беларуси, – наличие достаточной инсоляции (количества световой энергии, падающей на единицу поверхности). Да, Беларусь по степени инсоляции отстает от стран, близких к экватору. Однако мы находимся примерно на одном уровне с такими странами, как Германия, Япония, Канада, в которых солнечная энергетика развивается очень активно.

Анализ показывает, что потенциальная эффективность использования солнечных батарей на территории Республики Беларусь только за счет благоприятных условий инсоляции более чем на 10% выше, чем в Польше, Нидерландах; более чем на 17% выше, чем в Германии, Бельгии, Дании, Ирландии, Великобритании; еще выше относительно стран, расположенных севернее и северо-западнее Беларуси.

При оптимальном дизайне солнечных батарей каждый элемент при стандартных условиях излучения (плотность излучения 1000 Вт/м², солнечный спектр AM 1.5G, температура 25^oC) будет ежегодно вырабатывать примерно 800 Вт-час в Минске, 850 Вт-час во Франкфурте, 1650 Вт-час в Марселе, а в среднем по всему миру 850 Вт-час.

«Проанализируем другие условия необходимые для развития фотовольтаики в Беларуси, – говорит Александр Федотов. – Как видим, географическое расположение и метеорологические условия Республики Беларусь не являются ограничивающими или сдерживающими факторами для развития солнечной электроэнергетики. У нас есть технические возможности для производства солнечных батарей, правда, слишком дорогих. Промышленного производства солнечных батарей в республике пока нет, равно как нет и их потребителей. Зато есть возможность совместного (взаимодополняющего) использования фотовольтаики с другими видами возобновляемых источников энергии (солнечные коллекторы, биоэнергетика и др.). Ниши в Беларуси, где фотовольтаика с успехом может использоваться, также могут быть найдены. Специальной системы подготовки и переподготовки кадров, способных производить солнечные батареи, пока нет, но ее можно легко развернуть».

Александр Федотов предлагает рассмотреть два варианта развития событий.

Вариант первый. Какие риски возникнут в случае принятия решения о развитии фотовольтаики в Беларуси?

В республике отсутствует рынок сбыта продукции и обслуживающая инфраструктура. Однако это преодолимо, т.к. имеется потенциал для его (их) создания. Неизбежно возникнут трудности, связанные с выходом на международные рынки, однако при большом желании и старании и это преодолимо. Что касается отсутствия своего кремния солнечного качества и его дефицит на мировом рынке кремния, то ситуация в мире одинакова для всех. Несмотря на слишком крупные вложения при негарантированности успеха, положительные примеры имеются – у китайцев же получается.

Вариант второй. Решение о развитии фотовольтаики в Беларуси не принято.

Итак, мы имеем неиспользование имеющегося потенциала электронной промышленности. Здесь уместно сравнение с рынком мобильных телефонов, который на заре своего возникновения тоже не обещал больших прибылей, однако развился в высокодоходную индустрию. Выводы из этих параллелей очевидны.

Еще одно последствие – давление Евросоюза по поводу увеличения доли возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе европейских стран (по экологическим соображениям и для развития их собственного рынка). В Беларуси не снизится экологическая нагрузка, в том числе в тех районах, где это категорически противопоказано – заповедники и т.д. Да и подорожание углеводородного топлива никто не отменял.

Что делать?

Белорусские специалисты небезосновательно утверждают, что потенциал развития фотовольтаики в Беларуси есть. Межотраслевой рабочей группой разработан проект концепции государственной программы по созданию и развитию сектора солнечной фотоэлектрической энергетики Республики Беларусь.

Как полагает один из разработчиков программы Валерий Залесский, заведующий лабораторией фотоэлектрических преобразователей Института физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, развитие сектора солнечной энергетики в республике следует начать с создания высокоэффективного массового производства «под ключ» для изготовления как самих солнечных элементов (с КПД около 15%), так и конечного изделия – модулей на базе какого либо предприятия радиоэлектронного профиля (НПО «Интеграл», завод «Измеритель» и т.п.).

Перспективно развитие тонкопленочной фотофольтаики, что означает отказ от дорогостоящих кремниевых пластин, на которых размещаются солнечные элементы, и переход к тонкопленочным преобразователям. Последние должны иметь более широкий спектр поглощения солнечного света, включая все области инфракрасного излучения и ультрафиолетового. Еще вариант – разработать тандемные или более сложные системы (например, солнечная батарея плюс солнечный коллектор плюс дизель). Эти и другие «задумки», многие из которых близки к реализации, позволят снизить материалоемкость и цену солнечных элементов до приемлемой и сделают фотовольтаику более конкурентной.

По словам Валерия Залесского, научное и научно-техническое обеспечение и сопровождение программы должно быть направлено на достижение следующих целей. Во-первых, на повышение эффективности используемых фотоэлектрических систем и снижение себестоимости производимой ими электроэнергии. Во-вторых, на поиск новых, более эффективных и дешевых, материалов и методов изготовления СЭ, создание  новых конструкций СЭ. В-третьих, на создание специализированного технологического и контрольно-измерительного оборудования по повышению производительности изготовления СЭ. И наконец, на проведение испытаний, измерений, аттестации и сертификации производимых СЭ.

Пример Германии

Во многих странах сформированы долгосрочные национальные программы по развитию фотовольтаики, выделяются значительные суммы на исследования и внедрение солнечных батарей. Яркий пример – Германия, которая за счет фотоэлектрических систем (ФЭС) планирует к 2020 году 20% необходимой электроэнергии обеспечить электроэнергией, получаемой за счет возобновляемых источников.

Подъем фотовольтаики в Германии начался с 2000 года, когда была сформирована первоначальная законодательная база, давшая толчок дальнейшему бурному развитию отрасли. В 2000-2003 гг. по программе «100 тысяч крыш» ежегодно инсталлировались сотни мегаватт солнечных установок. В результате проведенных политических реформ в стране был создан внутренний спрос на фотовольтаику. Он стимулировался путем свободной выдачи населению лицензий на производство энергии и созданием всех необходимых условий для повышения экономической целесообразности выработки солнечной электроэнергии.

Эти меры сформировали рынок готовых солнечных систем и рынок производства солнечных батарей. Были обучены и получили необходимый опыт специалисты, включая экспертов по монтажу и инсталляции солнечных систем. Импорт энергии сокращался, что еще больше стимулировало создание новых рабочих мест. В период с 1999 по 2003 год стоимость солнечных установок снизилась на 25% и продолжает снижаться дальше (примерно на 5% каждый год, начиная с середины 2006 года). В будущем солнечная энергетика должна достичь ценовой конкурентоспособности уже без государственной поддержки и стать важной частью долгосрочного энергоснабжения Германии.

Как видим, фотовольтаика наиболее интенсивно развивается не только в странах со значительной инсоляцией, но также там, где использования электроэнергии, полученной с помощью фотовольтаики, стимулируется государством. К сожалению, в Беларуси нормативная база для продажи фотовольтаики еще не сформирована.

Подготовила Юлия Инышева