Сонячна енергетика - перепустка у майбутнє

  • 12.04.2017
  • 572

Існування цивілізації на Землі залежить від енергії, яка підтримує її розвиток. Основний вид використовуваної людством енергії, що міститься в багатих нею з'єднаннях, таких як нафта, вугілля, газ, накопичений протягом мільярдів років завдяки фотосинтезу. Однак з розвитком цивілізації і збільшенням народонаселення планети ці види палива спалюються з все більш високою швидкістю. При цьому в атмосферу викидається велика кількість вуглекислого газу, що драматично змінює клімат Землі. Центральним завданням людства стає виробництво нових поновлюваних джерел енергії. Величезним і постійним джерелом енергії є сонце: за 1 годину наша планета отримує стільки енергії, скільки людство використовує за 1 рік. Тому для сталого розвитку цивілізації необхідно розвивати технології, засновані на використанні сонячної енергії, яка найбільш важлива в порівнянні з іншими альтернативними джерелами відновлюваної енергії, такими як вітер, водні потоки, припливи і геотермальна теплота. Однак однією з проблем сонячної енергетики є уривчастість сонячної радіації, що створює великі річні і добові варіації у виробництві електрики. Коли сонце слабке, заповнення сонячної енергії потрібно покривати за рахунок традиційних джерел електрики - гідростанцій, викопного палива, ядерної енергетики. Навпаки, при сильному сонці можливо виробництво надлишку енергії. У цьому випадку виникає необхідність в його зберіганні.

сонячна енергетика, енергетика

Однак проблема довготривалого зберігання великої кількості електрики за допомогою акумуляторних батарей далека від вирішення. Тому найкращим варіантом масштабного використання сонячної енергії вважається виробництво поновлюваної, так званого, «сонячного палива», яке зберігає на два порядки більше енергії, ніж найкращі акумулятори. Сонячне паливо може бути отримано штучним фотосинтезом, де вода і вуглекислий газ перетворюються в спирти і / або вуглеводні. Важливо, що штучний фотосинтез може бути дуже ефективним, досягаючи 40% конверсійної ефективності, в той час як природний фотосинтез перетворює всього 1-3% надходженої сонячної енергії по відношенню до біомаси. Ефективний спосіб отримання біопалива, в якому створені біоінженерами фотосинтизуючі організми, що знаходяться в солоній воді з живильними речовинами, переробляють вуглекислий газ в етанол, запатентувала компанія Joule Biotechnologies. У використанні спирту як палива позитивно те, що при спалюванні спирту утворюється стільки СО2, скільки витрачено на його виробництво, що не порушує баланс вуглекислоти в атмосфері. Компанія планує, що з застосуванням розробленої технології на споруджуваному в США експериментальному заводі буде вироблятися 4000 тонн етанолу і 15 тонн дизельного палива на рік. Передбачається, що етанол буде коштувати $ 50 за барель (160 л), а дизельне паливо - $ 40 за барель, але ця вартість буде падати з розвитком промислового виробництва. Аналогічний процес отримання етанолу і / або дизельного палива розроблений компанією Joule Unlimited. Дані розробки свідчать про високі перспективи промислового використання цих процесів у виробництві сонячного палива.

Ще одним напрямком виробництва сонячного палива може бути воднева енергетика, в якій водень є екологічно чистим паливом. Водень і кисень можна отримувати електролізом води, використовуючи сонячну електрику, а можна за допомогою параболічних сонячних концентраторів, що створюють температуру в 2200 ° С, при якій вода розкладається на елементи. Найефективнішим і простим способом перетворення сонячної енергії є нагрів води концентрованої сонячної енергією, тепло якої можна використовувати для обертання турбін і двигунів. Розширюється використання сонячної електрики на транспорті, при будівництві «сонячних будинків», в побутових приладах та інше. Існують також технології, де запас електрики не потрібен. До такої технології відноситься опріснення морської води, основна вартість виробництва якої складається з вартості електроенергії. Таким чином, проблема використання надлишку денної сонячної енергетики не є непереборною, вона вирішується і безумовно буде вирішена в найближчому майбутньому.

сонячна енергетика, енергетика

Найбільш загальною технологією отримання електрики з сонячної енергії є використання фотогальванічних елементів. Більше 90% сонячних елементів засновані на моно- і полікристалічному кремнію. За 30 років сонячний елемент, на виготовлення якого пішло всього 1 кг кремнієвих кристалічних пластин, може дати стільки електроенергії, скільки виробляється з 100 тонн нафти на ТЕС. Важливою перевагою сонячних панелей на основі кремнію є тривалий час їх експлуатації - протягом 25-30 років, енергоокупність близько 4-5 років, а також необмежену кількість сировини (кварцовий пісок, кварцити) для їх виробництва. Промислові кремнієві сонячні панелі мають ККД від 10 до 18%, оскільки працюють вони в основному за рахунок низькоенергетичних фотонів і інфрачервоного випромінювання. Перспективним напрямком, що підвищує ККД сонячних елементів, є їх робота при концентрованому сонячному світлі. Ведуться інтенсивні роботи з пошуку нових напівпровідникових матеріалів, що перевищують кремнієві матеріали по ефективності. Такими властивостями володіють кристалічний мінерал перовскит (титанат кальцію, СаТiO3) і його аналоги, вуглецеві нанотрубки, провідні полімери. Незважаючи на те, що перовскіти дуже дешеві і ККД сонячних елементів з перовскита перевищує 20%, термін їх служби поки дуже обмежений.

Істотно нижче, на рівні 10%, ефективність роботи полімерних сонячних елементів, які також недовговічні через руйнівні дії сонячного світла і підвищених температур на полімерну матрицю. Тому вважається, що промислова сонячна енергетика, заснована на кремнієвих елементах, буде ще тривалий час основним видом виробництва відновлюваної енергії. При цьому майбутній розвиток сонячної енергетики пов'язують з використанням тонких плівок аморфного, мікрокрстилічного або нанорозмірного кремнію, які більш ефективні, ніж пластини з моно- і полікристалічного кремнію. Це також значно знизить вартість одержуваної сонячної електроенергії. В останні роки вартість сонячної електроенергії щорічно знижується, а щорічний приріст потужностей сонячних електростанцій (СЕС) в світі складає 40-50%. Лідерами розвитку сонячних технологій є Китай, Японія, США, а в Європі - Німеччина, Італія, Великобританія. У 2016 році загальна потужність світових геліоенергетичних установок перевищила 300 гігават (ГВт). За прогнозами, до 2050 року частка сонячної енергетики світу перевершить частку інших видів палива - сонце замінить нафту.

Енергетика в Україні на 70% залежить від імпорту нафти, газу, а також видобутку вугілля. Потужності України з електроенергії складають 27 ГВт, з яких половину виробляють АЕС, а решта - ТЕС і ТЕЦ. Велика частина об'єктів енергетики створені в середині ХХ століття і потребують модернізації, як і ядерна енергетика. Значний внесок в енергетику України вносить вугілля, що катастрофічно забруднює навколишнє середовище і погано впливає на здоров'я населення. Зараз і вугілля став дефіцитним паливом через військові дій на Донбасі. Тому для забезпечення енергонезалежності країни і поліпшення екології немає альтернативи розвитку відновлюваних джерел енергії та, особливо, сонячної енергетики, основою якої є виробництво кремнієвих елементів. В СРСР Україна була ключовим регіоном випуску технічного і високочистого кремнію для потреб металургії, електроніки та військово-промислового комплексу. Тому з розпадом СРСР давно слід було б перепрофілювати потужну кремнієву галузь України на виробництво сонячної електрики, для чого Україна має всі можливості. Насамперед цьому сприяє клімат: рівень інсоляції, тобто кількість сонячного випромінювання на квадратний метр, в Україні перевершує аналогічні показники в Німеччині, яка є одним з лідерів в області сонячної енергетики. Сумарні запаси основної сировини для виробництва кремнію (кварцитів і кварцового піску) в Україні перевищує 180 млн. Т. Їх родовища є в Дніпропетровській, Житомирській, Кіровоградській, Сумській областях. Технічний кремній раніше випускали на Запорізькому алюмінієвому заводі, а Високочистий кремній - на Маріупольської хіміко-металургійній фабриці і Запорізькому титаномагнієвому комбінаті (ЗТМК). Згодом виробництво високочистого кремнію з ЗТМК було виведено в створений ПрАТ «Запорізький завод напівпровідників» (зараз банкрут). Необхідні для виробництва високочистого кремнію кремнійорганічні напівпродукти (Хлорсилани) випускало до банкрутства Запорізьке ДП «Кремнійполімер».

сонячна енергетика, енергетика

Для розвитку сонячної енергетики України були прийняті Закон України «Про альтернативні джерела енергії» №555-IV від 20.02.2003 та наступні його доповнення, ряд положень, які повинні були сприяти залученню іноземних інвестицій та полегшення імпорту матеріалів і устаткування для будівництва сонячних електростанцій:

  • Звільнення від оподаткування ввізним митом обладнання та матеріалів для виробництва електроенергії з поновлюваних джерел енергії ( «Митний кодекс України» ст.282, пп. 14 і 16)
  • Введення до 2030 року найвищого в Європі «зеленого тарифу» в євро (ЗТ) на електроенергію, вироблену з використанням відновлюваних джерел енергії підприємствами та фізичними особами, яку державне підприємство «Енергоринок» закуповує у них за значно вищою ціною, ніж електроенергія зазвичай купується ними для своїх потреб. Для стимулювання вітчизняного виробництва раніше було введено правило «місцевої складової», за яким ЗТ надавався тільки тим сонячним електростанціям, які використовували хоча б частково українське обладнання. Однак з 2016 року ВРУ скасувала це правило, що полегшує імпорт комплектуючих для сонячної енергетики, але не сприяє розвитку власного виробництва.
  • Затвердження пільг при оподаткуванні податком на прибуток, одержуваний при виробництві та продажу матеріалів і обладнання, які використовуються при виробництві енергії з відновлюваних джерел енергії.

Незважаючи на вжиті заходи, будівництво СЕС в Україні просувається насилу. В даний час сонячна енергетика в загальному енергобалансі країни становить лише частки відсотка. З 2016-му нові потужності СЕС в Україні були введені лише на 99,1 МВт, а кількість домогосподарств, які встановили сонячні панелі, склало 1109, що в масштабах країни дуже мало. Все ж прийняті законодавчі пільги сприяли створенню десятків невеликих компаній. Ці компанії, використовуючи пільги українського законодавства, закуповують імпортні комплектуючі, розраховують технічні рішення, консультують і встановлюють обладнання для СЕС. Сотні дистриб'юторів цих компаній охоплюють своєю діяльністю не тільки Україну, але також Молдову, Білорусь, Латвію, Казахстан, Киргизстан. Здавалося б, є можливості для розвитку індивідуального і промислового будівництва СЕС в Україні, але чогось все ж не вистачає.

Ряд експертів вважають, що розвитку галузі заважає відсутність законодавства при підключенні сонячних установок до мережі, нестабільне правове середовище, відсутність допомоги держави в землевідведенні для СЕС, а також звичайні проблеми ведення бізнесу в Україні: бюрократія, політична нестабільність, високі ставки кредитування. До цього можна додати ще й нерозуміння високопоставленими чиновниками значення альтернативних джерел енергії для енергонезалежності країни і наявність потужних лобістів традиційних видів палива. Про це красномовно свідчать факти, викладені в проекті «Енергетичної стратегії України до 2035 року», представленому Міністерством енергетики та вугільної промисловості. У проекті планується за рахунок «продовження помірної стимулюючої політики у питаннях будівництва СЕС, з огляду на очікуване здешевлення технології після 2025 р.» довести виробництво сонячної електроенергії в 2035 році до 1,1%. Навіть з величезною натяжкою це можна вважати «стратегією». Ворожінням на кавовій гущі виглядає «обгрунтування» цієї стратегії у вигляді очікування здешевлення технології після 2025 року.

Виникає крайня необхідність налагодження, вдосконалення та модифікації вітчизняного виробництва ефективних кремнієвих елементів, обладнання та комплектуючих для СЕС, тобто створення галузі сонячної енергетики. Для цього Україна має практично невичерпні залежі кремнієвої сировини, повні технологічним ланцюжком виробництва високочистого кристалічного кремнію, наявністю кваліфікованих наукових, технологічних і технічних кадрів в області енергетики, електроніки, хімії, напівпровідників і IТ-технологій. Справа за справжньою стратегією розвитку сонячної енергетики України і чіткого державного регулювання цієї галузі, щоб забезпечити країні майбутнє.

 

Запрошуємо Вас ознайомитися з рішеннями для сонячної енергетики на корпоративному стенді Компанії СЕА на виставці elcomUkraine-2017 Києві. Виставка буде проходити з 11 по 14 квітня 2017 року у Київському Виставковому Центрі «КиївЕкспоПлаза» за адресою: вул. Салютна, 2-Б, ст. м. «Нивки».

 

 

Компании СЭА - 25 лет!Щоб ознайомитися з докладною інформацією, замовити прорахунок ціни на сонячну енергетику, отримати кваліфіковану консультацію, допомогу у виборі обладнання та купити монокристалічні сонячні панелі, сонячні електростанції, мережеві, автономні або гібридні інвертори, мережеві СЕС або автономні СЕС, телефонуйте +38 (044) 291-00-41 або пишіть нам на пошту: info@sea.com.ua


Top