Использование энергии Солнца.

За последние 5 лет общий показатель роста в секторе солнечного электричества был на уровне 30-40% в год. В 2002 году этот показатель в Европе был на уровне 33%. Фотоэлектрические станции уже сейчас снабжают электроэнергией сотни тысяч людей по всему миру; солнечная индустрия обеспечивает занятость десятков тысяч людей и ее годовой оборот превышает 1 млрд. Евро. Фотоэлектрические системы обычно подключаются к существующим электросетям или снабжают электроэнергией автономные объекты.

Рис. 1.3. Развитие рынка фотоэлектричества в Европе и мире

Динамика производства солнечных фотоэлектрических модулей в мире начиная с 1971 г. и прогноз на 2005 и 2010 гг. приведены в табл. 1.6. В 2000 г. производство модулей составило 288 МВт и через 5 лет возрастет в 2,5 раза, а еще через 5 лет предполагается его утроение. Так же как и в ветроэнергетике, эти прогнозы будут превышены. Страны - лидеры в производстве фотоэлектрических модулей: Япония (80 МВт в 2000 г.), США (60 МВт), Германия (50 МВт), Индия (47 МВт). В пользу оптимистического прогноза говорит тот факт, что нефтяные компании Шелл, Бритиш Петролеум и др. начинают активно участвовать в развитии фотоэнергетики. Например, Бритиш Петролеум закупает заводы по производству фотоэлектрических модулей, организует монтаж фотоэлектрических установок в Африке. Компания рассматривает это направлений как одно из основных в диверсификации своей деятельности.

Таблица 1.6

Динамика годового производства в мире солнечных фотоэлектрических
элементов/модулей, включая прогноз на ближайшие 10 лет (МВт)

Примечание.Производственные мощности по выпуску модулей в России составляют 3 МВт.
Объём продаж - около 0,6 МВт.

В табл.1.7 представлены прогнозы развития различных направлений использования фотоэлектричества: для потребительских товаров, автономные установки для сельских и городских домов, источники питания средств связи, солнечно-дизельные установки, установки, соединенные с энергосистемами на крышах домов, и сетевые электростанции. Получается, что по этому прогнозу область применения солнечных фотоэлектрических установок имеет широкий спектр: от индивидуальных бытовых установок до передачи энергии в общую сеть. Особое развитие это направление получило в Германии, Японии, США, Индии и во многих других развивающихся и развитых странах мира. На следующей табл. 1.8показано изменение удельной стоимости фотоэлектрических модулей с 1950 до 2000 г. За 50 лет удельная стоимость снизилась с 1000 долл./Вт в 1950 г. до 4-5 долл./Вт в 2000 г. Это колоссальный прогресс, однако удельная стоимость еще высока и работы по её снижению интенсивно ведутся во всех странах.

Основным направлением снижения удельной стоимости фотоэлектрических станций является повышение КПД солнечных элементов и модулей. В конце восьмидесятых годов был составлен оптимистический прогноз увеличения КПД модулей и на этой основе снижение стоимости фотоэлектрических установок. Однако прогноз по КПД на 2000 г. не оправдался, т. е. промышленность на проектируемый уровень не вышла, хотя в лабораторных условиях эти показатели достигнуты и превзойдены.

Таблица 1.7

Прогноз мирового рынка по типам солнечных фотоэлектрических установок (МВт/год)

Таблица 1.8

Фотоэлектричество.

Изменение стоимости фотоэлектрических модулей (долл. США/Вт)

Будущее фотоэнергетики

Исчерпывающие фактические данные по экономике фотоэлектрических систем имеются в Германии, где развитие фотоэнергетики пользуется широкой поддержкой государства, несмотря на дороговизну этих систем.

Так, удельные капитальные вложения составили 14000 ДМ/кВт для установки на крыше дома мощностью 2 кВт и 1000 ДМ/кВт для достаточно мощной (100 кВт) установки, смонтированной на земле. При этом стоимость электроэнергии составила соответственно 1,46 ДМ/кВт-ч и 1,08 ДМ/кВт.ч, при тарифе на электроэнергию в Германии 17 пф/кВт.ч.

Тем не менее, у владельцев этих установок государство покупает электроэнергию по указанным ценам, обеспечивая тем самым заказы промышленности, увеличение объема производства, а значит, и снижение стоимости фотоэлектрических модулей.

Подведем краткие выводы:

• фотоэнергетика является также экологически чистым источником энергии; существующие экологически грязные технологии получения кремния солнечного качества будут в ближайшее пятилетие заменены экологически чистыми;

• сырьевая база фотоэнергетики (кремний) практически неисчерпаема, его содержание в земной коре превышает запасы урана в 100 тысяч раз; энергетическая база - неисчерпаема: за счет энергии солнца в перспективе можно обеспечить потребность человечества в электроэнергии;

• фотоэнергетика - наиболее дорогой источник возобновляемой энергетики, и тем не менее, за последние пять лет годовые темпы роста выпуска фотоэлементов составляют 25-30% к предыдущему году.

Существование этого на первый взгляд парадоксального явления (бесспорный рост при максимальной стоимости установленной мощности) объясняется следующими причинами:

• возможность обеспечить электроснабжение потребителей разной мощности: от долей ватта до сотен киловатт, т. е. от малого бытового прибора до электроснабжения маяков, радио- и телеретрансляционных станций, жилых домов, офисов, освещения деревень и т. п.;

• высокие эксплуатационные качества: надежность систем на базе фотобатарей из-за отсутствия вращающихся частей, долговечности (25-30 лет) фотоэлементов; полная автоматизация, отсутствие шума;

• сравнительная легкость и простота монтажа (не нужны мощные краны), высокая заводская готовность;

• сравнительно малые эксплутационные затраты;

• экологическая чистота: фотобатареи - единственный источник электричества, который без всяких ограничений может быть применен в заповедниках, заказниках, зонах отдыха и т. д.

Основной задачей специалистов и ученых в области фотоэлектричества является снижение удельной стоимости модулей в 2 раза в ближайшие 3-4 года. Кроме указанных выше путей: применение солнечных концентраторов и повышение КПД фотоэлементов, существующий вклад в решение этой задачи могут внести новые технологии получения кремния солнечного качества. По всем трем направлениям наука России находится на передовых позициях, однако объемы производства фотоэлектрических модулей очень малы, ниже 1 МВт в год.