Краткая история солнечной энергетики в России и зарубежом
Установка первой опытной солнечной батареи разработанной специалистами Bell Telephone на сельских телефонно-телеграфных линиях, штат Джорджия, США. 4 октября 1955 года.
Запасы невозобновляемых природных энергорусурсов на нашей планете неуклонно сокращается. Вдумайтесь – за год человечество использует объем нефти, который образовывался в течение 2 млн. лет! От их использования неизменно загрязняется окружающая среда. Эти глобальные проблемы поставили перед человечеством вопрос поиска альтернативных, желательно возобновляемых источников энергии. Ведь потребность людей в энергии растёт. Сегодня уже мало кто сомневается в необходимости альтернативных источников энергии. Они бывают разные: Солнце, ветер, гидроресуры, биомасса (энергия биомассы). Здесь подробнее о солнечной энергии вообще и о новых уже продающихся в России «солнечных» сплит-системах MDV Solar power DC-Inverter в частности.
24 февраля 2012 г.
Солнечная энергия уже около 50 лет используется людьми в космосе — для работы техники на орбите. Да и на земле уровень «привлечения» Солнца к выработке электричества увеличивается. Однако сегодня человечество использует в своих «энергетических» целях не более одной десятитысячной части той энергии, которую Солнце «поставляет» на Землю. Достаточно сказать, что если бы этот показатель равнялся хотя бы 1% — об энергетической проблеме, нехватке энергоресурсов, можно было бы забыть на долгие годы, десятилетия, а то и века.
За год человечество использует объём нефти, который образовывался в течение примерно 2 млн. лет. И над всем этим светит Солнце…
Из истории вопроса
Пращурами, отцами солнечной энергетики на нашей планете следует считать французского физика Александра Эдмона Беккереля, электрика-изобретателя из Нью-Йорка Чарльза Фриттса, а также знаменитого Альберта Эйнштейна, обладателя Нобелевской премии. Первый, ещё в 1839 году заметил фотоэффект, представляющий собой излучение электронов под воздействием солнечного света. Второй, 44 года спустя, создал первый солнечный модуль — покрытый тонким слоем золота селен. КПД этой первой солнечной батареи был весьма низок — около 1% (из всего «улавливаемого» модулем солнечного света в энергию превращался лишь 1%). Но это бы первый шаг. В 1905 году Эйнштейн получает Нобелевскую премию как раз за доработку идей Беккереля. В 30-х годах прошлого века отечественные учёные под руководством академика А.Ф. Иоффе создали первые солнечные сернисто-таллиевые элементы. КПД их тоже был низок. Однако работы над солнечными батареями продолжились. В начале 50-х годов ХХ века, в США, в лаборатории компании Bell Telephone, Джеральд Пирсон со товарищи установил, что кремний с о пределённым покрытием заметно более чувствителен к солнечному свету, чем селен. В итоге была создана солнечная ячейка-батарея с КПД около 6% — началась эра развития солнечных батарей.
В 1957 году в СССР был запущен первый искусственный спутник с применением фотогальванических элементов, а в 1958 г. США произвели запуск искусственного спутника Explorer 1 с солнечными панелями. С 1958 года кремниевые солнечные батареи стали основным источником энергии для космических кораблей и орбитальных станций. И по сей день космос — одна из главных сфер, где применяются солнечные батареи (ныне, конечно, более совершенных конструкций, чем в прошлом веке). Во время нефтяного кризиса 1973-74 гг. сразу несколько стран запустили программы по использованию фотоэлементов, что привело к установке и опробованию свыше 3100 фотоэлектрических систем только в Соединенных Штатах. Многие из них до сих пор находятся в эксплуатации.
С 2011 года в продаже разработанные в подконтрольной Boeing лаборатории Spectrolab солнечные батареи с КПД 39,2%. Исследования Spectrolab показывают, что солнечная ячейка в теории способна преобразовать в ток до 70% падающего солнечного света, а на практике технически достижимым следует признать показатель в 50%. Это число и будет ориентиром для отрасли на ближайшее время.
Солнечное настоящее и будущее
Ныне солнечные батареи, солнечная энергетика, хоть всё ещё и не является ведущей энергоотраслью на планете, всё же находит применение в очень многих областях нашей жизни. Основным материалом для производства солнечных элементов по сей день остаётся достаточно распространенный химический элемент — кремний (Si), составляющий почти четвертую часть массы земной коры. Преобразование энергии в солнечных элементах происходит вследствие, так называемого, фотовольтаического эффекта в неоднородных полупроводниках при воздействии на них солнечного излучения. По своему строению солнечный элемент напоминает бутерброд, который состоит из двух полупроводниковых пластинок. Внешняя пластинка содержит избыток электронов, а внутренняя пластинка — недостаток. Попадание фотона света на внешнюю пластинку вызывает выбивание из нее электрона и переход его на внутреннюю пластину, что и создает электрический ток.
Наиболее широкое распространение солнечные батареи имеют в США и странах Европы, в Японии, Корее, Китае. В Европе, например, где вопросам экологии уделяется очень большое внимание, существуют специальные госпрограммы поддержки солнечной энергетики. Например, в некоторых районах владельцы домов с солнечными батареями отдают выработанную за день солнечную энергию в общую сеть, за что получают льготы при оплате электроэнергии. В Германии избыток электроэнергии, вырабатываемой летом частными солнечными батареями, покупают энергосберегающие компании, несмотря на ее несколько более высокую стоимость по сравнению с «обычной», с целью поддержки развития «зеленых технологий». Благодаря государственной программе, компенсирующей до 70 процентов затрат на так называемую «соляризацию» домов и льготы при оплате, в ФРГ на «солнечное» электричество переходит до полумиллиона кв. метров крыш в год. Первый такой правительственный проект финансовой поддержки владельцев «солнечных» домов был принят немцами еще в 1990 году и назывался тогда «1000 солнечных крыш». Вслед за Германией подобный проект, но уже под названием «100000 солнечных крыш» был принят для всех стран-членов Евросоюза (ЕС). В Японии и США аналогичные проекты назывались соответственно «70000 солнечных крыш» и «1000000 солнечных крыш». Даже Монголия присоединилась к новому движению: «100000 солнечных юрт» — так назывался её проект.
В Монголии солнечные батареи служат электрофикации юрт. В стране есть специальная программа, касающаяся развития солнечной энергетики.
Строительство «солнечных» домов на Западе давно уже является признаком респектабельности и, несмотря на длительный срок окупаемости (7-10 лет), пользуется все возрастающей популярностью. Новые дома в Испании также согласно государственной программе строятся с солнечными батареями на крышах. В Голландии недалеко от городка Херхюговард создан экспериментальный район, названный «Город Солнца». Электроэнергия здесь вырабатывается с помощью солнечных панелей, установленных на крышах домов. В среднем один дом в «Городе Солнца» вырабатывает до 25 кВт электроэнергии. В перспективе предполагается увеличить общую мощность «Города Солнца» до 5МВт. И это лишь некоторые факты поощрения использования энергии Солнца на государственном уровне.
В Европе не редкость целые посёлки, городки, использующие для своих нужд энергию Солнца. На фото – монтаж солнечных батарей в «Городе Солнца» близ голландского Херхюговарда.
По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики* (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами снизится до уровня менее 0,10 € за кВт/ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт/ч для установок в жилых зданиях. Согласно прогнозу EPIA, к 2030 г. солнечные батареи будут производить до 2646 ТВт электроэнергии, удовлетворяя от 8.9 до 13.8% мировых потребностей. Годовой объем рынка фотовольтаики достигнет €454 млрд. К 2025 году, благодаря фотоэнергетике, будут сокращены выбросы в окружающую среду на 353 млн тонн. Этот показатель эквивалентен объему выбросов в Австралии и Новой Зеландии, или 150 угольных электростанций.
Солнце Родины
В России, увы, всё не так солнечно. Значимой поддержки солнечной энергетики на государственном уровне нет. Кроме нескольких деклараций о важности развития этой отрасли, да прошлогоднего правительственного распоряжения (см. ниже). Объяснить это можно и наличием больших запасов углеводородов и тем, что стоимость солнечного электричества в нашей стране пока ощутимо выше, чем «обычного». А вот в ЕС, к примеру, из-за более качественного развития солнечной энергетики удаётся стоимость эту постоянно и довольно быстрыми темпами снижать. Ныне она уже может конкурировать со стоимостью традиционного электричества.
Понятно, что Россия не слишком солнечная страна — от этого КПД «солнечных» технологий ниже, чем, к примеру, где-нибудь в Испании. Значит и степень распространения по территории страны ниже. И всё же, перспективы у солнечной энергетики очевидно есть и в нашей стране. Наиболее велики они, конечно, на юге: в Краснодарском и Ставропольском краях, Астраханской, Волгоградской, Ростовской областях, других южных регионах России. Впрочем, в стране есть регионы даже более подходящие для развития солнечной энергетики, чем традиционные «юга». Исследования, проведенные лабораторией возобновляемых источников энергии Института высоких температур РАН, показали, что в России наиболее «солнечными» являются регионы Приморья и юга Сибири. В некоторых районах Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока годовая солнечная радиация составляет 1300 кВт-ч/м2, превосходя значения для южных регионов России. И здесь использование установок, преобразующих солнечную энергию, возможно в течение круглого года. Первая же солнечная электростанция появилась в нашей стране менее двух лет назад — 29 сентября 2010 года, в Белгородской области (мощность — 100 кВт). Пока это экспериментальный пилотный проект. В целом же, проекты связанные с солнечной энергетикой в нашей стране есть, но они пока бессистемны. Доля энергетики на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в топливном балансе России мягко говоря скромна — около 1%, и большая часть энергетических потребностей покрывается за счет теплоэлектростанций. В правительственном распоряжении, подписанном в январе прошлого года, прописано намерение увеличить объем производства и потребления электрической энергии с использованием ВИЭ до 4,5% в 2020 году. Поживём — увидим. Пока же Россия не упоминается ни в одном из аналитических обзоров ООН, касающихся состояния фотовольтаики в мире.
В 2009 году в России открыта солнечная электростанция в Белгородской области (мощность – 100 кВт). К 2013 году планируется открыть солнечную электростанцию такой же мощности в Ольхонском районе Иркутский области.Там же, в Иркутской области ныне содаётся высокотехнологичный производственный комплекс по производству поликремния, на базе предприятий компании «Nitol Solar». Объем средств, инвестируемых в этот проект «Роснано», — 7,5 млрд рублей.
«Солнечные» технологии находят ныне применение в различных сферах жизни и деятельности людей. В том числе в области создания климата. Речь не о глобальном климате на планете, хотя и здесь экологически чистая солнечная энергетика, что называется «на коне» — никакого вреда, грязных выбросов, разрушения озонового слоя. Речь всё же о климате в отдельно взятой квартире, доме, офисе. С 2012 года крупнейший мировой производитель климатической техники — GD Midea Holding Co., Ltd (бренд MDV) — начнёт поставку в нашу страну своих новых сплит-систем Solar power DC-Inverter.
Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.
26.02.1214:58:10
26.02.1215:17:56
26.02.1223:09:40