Сонячна Росія
Популярність використання поновлюваних джерел енергії зростає з кожним роком. Щорічний приріст ринку сонячної енергетики становить не менше 30 %. Ця галузь є третьою за обсягом інвестицій, після вітроенергетики та біопалива. Вибір на користь застосування сонячних панелей відбувається з різних причин. Для когось-це турбота про екологію, для інших - спосіб знизити витрати на утримання житла. Віддаленість від енергомереж також може підштовхнути до такого рішення.
На жаль, вартість ФЕП (фотоелектричний перетворювач) до цих пір залишається досить високою, що заважає їх масового застосування поза великих сонячних електростанцій. Не в їх користь працює і невисокий ККД. Однак сонячна енергетика є однією з найбільш перспективних галузей. Європейський план розвитку енергетики передбачає, що до 2020 року 15 % від всієї необхідної електроенергії Європа буде отримувати від Сонця. США, Китай, Японія - також нарощують потужності своїх сонячних електростанцій.
А як йдуть справи в Росії? Чи є перспективи у дорогої технології? Представники швейцарської компанії Avelar Energy Group позитивно відповідають на це питання.
Російське відділення цієї компанії ТОВ " Авелар Солар Технолоджі" і держкорпорація "Роснано" спільно з мінекономіки Оренбурзької області уклали угоду про спільне будівництво сонячних електростанцій в Росії. Мова йде про наміри побудувати ряд електростанцій потужністю не менше 25 мегават. У цей проект інвестор готовий вкласти 70 мільйонів євро. У будівництві візьмуть участь оренбурзькі розробники портативної сонячної електростанції "Пасічник", що володіє високою продуктивністю. За словами директора з розвитку швейцарської компанії Айдара Хафизова, вибір для будівництва Оренбурзької області, де рівень сонячної радіації становить понад 1200 кВт на квадратний метр та залучення місцевих інноваційних розробок, що дозволить продавати електроенергію в ті регіони Росії, де є її недолік.
Але це - не єдиний вітчизняний успіх. За останні роки в Росії з'явився ряд перспективних розробок, які також можуть стати інвестпроектами.
Так науковий колектив під керівництвом доктора технічних наук В'ячеслава Андрєєва з фізико-технічного інституту ім. А.Ф. Іоффе розробив ФЕП на основі наногетероструктурных напівпровідників. Батарея являє собою трьохкаскадний фотоперетворювач, що складається з напівпровідникових пластин на основі сплавів GaInP, Ga(In)As і Ge, відповідають за перетворення в коротковолновом, средневолновом і інфрачервоному діапазонах відповідно. Модулі батарей розташовані на электоро-механічній системі, постійно орієнтує їх на сонце з допомогою датчиків положення і оснащені минилинзами, багаторазово концентрує сонячне випромінювання, що дозволяє знизити площа батарей і їх вартість. ККД даних фотоперетворювачів становить 36 % , що в два - три рази вище, ніж у кремнієвих батарей, а вартість вироблюваної електроенергії в півтора рази нижче. Виробництво панелей планується налагодити в Ставрополі.
Інший колектив Наукового центру прикладних досліджень Об'єднаного інституту ядерних досліджень у Дубні також працює з гетероструктурами. У своїх нових фотопреобразователях, розділяючи сонячний спектр на кілька інтервалів, для більш ефективного перетворення енергії в кожному з них, їм вдалося домогтися високих результатів. У видимому спектрі ККД становить 54 %, а в інфрачервоному - 31 %. Ефективна робота в інфрачервоному діапазоні дозволяє батареї виробляти енергію не тільки в ідеальних умовах, але і при похмурій погоді і, навіть, в темний час доби. Це дозволить застосовувати такі батареї на більшій частині географічних широт і у різноманітних кліматичних умовах.
Ще одним розробником гетероструктурных ФЕП є НДІ фізичних проблем ім. Ф.В.Лукина. ККД їх дослідних зразків на основі ціаніду міді і сульфіду індія становить невеликі 3,2 %. Однак дана технологія дозволяє перетворити в сонячні панелі скла автомобіля, або фасад будівлі, тим самим збільшивши кількість вироблюваної електроенергії. При наявності фінансування вчені також планують збільшити ефективність перетворення до 7 %, зробивши свої вироби конкуретноспособными на світовому ринку.
Над створенням гнучких полімерних сонячних батарей ведуть спільну роботу вчені з МДУ і Фізичного інституту імені П. Н. Лебедєва РАН. Полімерна батарея являє собою багатошарову структуру тонкоплівкових з активного полімеру з напівпровідниковими властивостями і гнучкої органічної підкладкою, алюмінієвих електродів і захисного покриття. Наявні зразки забезпечують ККД на рівні 1 - 4 %.
Найближчим завданням вчені ставлять собі підвищення ККД до 8 - 10 %, і підбір захисних покриттів з високою світловою проникністю. За твердженням одного з розробників доктора фізико-математичних наук Дмитра Паращука застосування в якості прозорого електрода шару графену і розробка дешевого полімеру дозволить знизити вартість полімерних батарей приблизно в 8 разів. Здешевлення виробництва, підвищення ККД і технології промислового нанесення тонкоплівкових покриттів роблять полімерну гелиоэнергетику перспективною і затребуваною на ринку житлового та комерційного будівництва, побутової електроніки оборонної промисловості.
Звичайно інвестиції в гелиоэнергетику є довгостроковими, що не приваблює інвесторів. Однак Німеччина, яка є лідером у використанні сонячної енергії, десять років тому вклавши мільйони в альтернативну енергетику, на сьогоднішній день отримує отримує більший прибуток від торгівлі технологіями і готовою продукцією. А використання поновлюваних джерел енергії - ефективний спосіб уникнути забруднення навколишнього середовища і виснаження ресурсів, забезпечуючи зростаюче енергоспоживання людства.