
В «Брестэнерго» предпочитают энергичный подход к делу
04.01.2013
«Более двух миллиардов людей в мире не имеют доступа к централизованному электроснабжению, причем большинство из них живет в солнечном поясе Земли. А организация системы поставки электричества в ряде таких районов невыгодна, поскольку потребует огромных капитальных вложений…». Этот пример привел в нашей беседе Вячеслав Андреев, профессор, доктор технических наук, зав. лабораторией фотоэлектрических преобразователей Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН. Запасы нефти и газа постепенно истощаются, и солнечное электричество должно компенсировать их уменьшающую добычу, подчеркнул мой собеседник, акцентируя внимание на актуальности развития солнечной фотоэнергетики.
Наша беседа состоялась в ходе работы круглого стола «Перспективы сотрудничества России и Беларуси в сфере альтернативной энергетики», прошедшего недавно в Белгороде. В.М. Андреев – Лауреат Ленинской и Государственной премий СССР, премии им. А.Ф.Иоффе РАН и Международной Беккерелевской премии, премии имени Фонда А.Гумбольдта. Заслуженный деятель науки РФ. На его счету более 350 научных публикаций, в том числе 90 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
– Вячеслав Михайлович, чем еще, на Ваш взгляд, определяется актуальность солнечной фотоэнергетики для экономики государств?
– Уже сегодня фотоэнергетика экономически рентабельна для ряда применений. Например, для обеспечения электроэнергией автономных потребителей и для низковольтного электрообеспечения (дежурное освещение, датчики, сенсоры и другое). Внедрение фотоэнергетики позволяет демонополизировать и децентрализовать рынок электроэнергетики. Обеспечивать конкуренцию и поддержку независимых производителей энергии. Кроме того, cкрытые социальные затраты на компенсацию вредного воздействия «тепловых» электростанций распределены на все общество и составляют более 50% цены производимой ими энергии. Имеется в виду лечение болезней, потери из-за уменьшения продолжительности жизни и другое. Если включить эти затраты прямо в тарифы на топливо и энергию, то экологически чистая фотоэнергетика станет конкурентоспособной уже на данном этапе ее развития.
При этом необходимо осознать факт прямого и косвенного государственного субсидирования традиционной энергетики. В связи с этим, очевидно, что господдержка возобновляемой энергетики должна проводиться в значительно больших масштабах. Особенно это относится к государствам, не располагающим природными ископаемыми источниками. Например, в большинстве европейских стран приняты законы, стимулирующие развитие возобновляемой энергетики.
– Как можно охарактеризовать нынешнее состояние работ по солнечной фотоэнергетике в мире?
–Современный мировой рынок фотоэнергетики – это вполне сложившийся и быстроразвивающийся сегмент мировой экономики. Например, объем производства солнечных батарей с 2000 года растет на 30-35% в год. В минувшем, 2011 году было произведено солнечных батарей на введенную мощность более 26 ГВт. А суммарная мощность установленных солнечных фотоэнергосистем уже к началу 2012 года составила 67 ГВт. Согласно прогнозам, к середине века Солнце будет источником энергии, сравнимым по объемам с ископаемыми источниками, используемыми в традиционной электроэнергетике. В европейских странах действуют стимулирующие законы, так называемые «Feed-in Tariff», в соответствии с которыми государство гарантирует покупку по увеличенным тарифам электроэнергии, получаемой от возобновляемых источников. Данные законы обеспечили значительное увеличение мощностей солнечных фотоэнергосистем, установленных в Германии, Испании, Италии и других странах.
– А что тормозит развитие фотоэнергетики? Какие факторы сдерживают формирование рынка альтернативной энергетики?
– Основным барьером в этом процессе является высокая стоимость «солнечной» энергетики. Это обусловлено как дороговизной основного материала – кремния, так и дороговизной технологического процесса. Существуют солнечные батареи трех поколений: на основе кристаллического кремния, с тонкопленочной структурой и гетероструктурные с концентрированием солнечного излучения. Солнечные батареи первого типа имеют в производстве КПД 13-15% при малом потенциале дальнейшего увеличения эффективности. Однако доля таких батарей составляет около 90% от всего объема выпускаемой фотоэлектрической продукции. Оставшуюся долю, увеличивающуюся в последние годы, обеспечивают тонкопленочные батареи (второго типа). Они изготавливаются на основе аморфного кремния. КПД таких батарей в производстве составляет 8-10%, т.е., заметно ниже, чем в кремниевых батареях. Главное преимущество тонкопленочных батарей – возможность значительного снижения стоимости за счет уменьшения расхода полупроводниковых материалов. Наконец в последнее время на рынок выходят солнечные батареи третьего типа на основе наногетероструктурных каскадных фотопреобразователей и концентраторов солнечного излучения. Они являются наиболее перспективными с точки зрения увеличения КПД до значений более 40% и радикального – в 500-1000 раз – снижения расхода полупроводниковых материалов в соответствии с краткостью концентрирования излучения.
– Как можно более наглядно представить превосходство концентраторных фотоэнергосистем на основе гетероструктурных фотопреобразователей?
– Предметно говоря, один килограмм полупроводника, работающего в концентраторной энергосистеме, за 25 лет вырабатывает столько же электроэнергии, сколько ее может быть получено при сжигании 5 тыс. тонн нефти. Себестоимость 1 Вт установленной мощности концентраторных фотоэнергосистем составит менее 1,5 долларов США, т.е., будет снижена приблизительно в 2 раза по сравнению с существующим мировым уровнем и ценами. Это должно обеспечить достижение паритета стоимости солнечной и сетевой электроэнергии, в том числе в РФ и Беларуси, особенно в регионах с высокой инсоляцией.
–Вячеслав Михайлович, Физико-техничский институ имени А.Ф. Иоффе, который Вы представляете, и Ваша лаборатория, в частности, находится в центре мировых разработок по развитию солнечной энергетики. Какова перспектива этого направления?
– Действительно, отечественные исследования и разработки в области солнечных батарей на основе кремния проводятся с конца 1950-х годов. За последние 60 лет накоплен большой опыт в области создания батарей космического назначения, а также наземных батарей. Примером масштабного энергетического использования солнечных батарей явилось оснащение ими в 1989 году базового модуля советской орбитальной станции «Мир». В последние годы у нас достигнуто значительное увеличение КПД в каскадных гетероструктурных преобразователях за счет «расщепления» солнечного излучения на несколько спектральных интервалов в определенной части полупроводниковой структуры. Разработанные энергоустановки нового поколения с концентраторами солнечного излучения открывают перспективы существенного снижения стоимости получаемой электроэнергии за счет снижения площади солнечных элементов. Это способствует концентрированию солнечного излучения и увеличению в 2-3 раза удельной мощности батарей. В результате широкое использование солнечных установок в регионах Земли с высокой инсоляцией позволит уменьшить негативную нагрузку на окружающую среду и будет способствовать решению социальной проблемы обеспечения электроэнергией населения.
Новости компаний 05.06.2025
Новости компаний 02.06.2025
Новости компаний 02.06.2025
Новости компаний 29.05.2025
Новости компаний 26.05.2025
Технологии 26.05.2025
Технологии 17.06.2020
Технологии 24.03.2020
Аналитика 25.02.2020