Сонячна енергетика у світі

Отримати 33% енергії з альтернативних джерел енергії – дуже амбітна ціль та колосальна цифра для Каліфорнії. Доречі, ВВП Каліфорнії – 2, 2 трлн. доларів, що перевищує валовий продукт таких країн як Росія, Італія, Індія, Австралія чи Іспанія. Енергії потрібно дуже багато. І зараз в США відбувається справжня революція альтернативної енергетики. Кожні 3 хв. мінімум один американський будинок переходить на використання сонячної енергії. Кількість шкідливих викидів в США з 2005 року скоротилась на 17%. Введення в дію однієї такої станції як Ivanpah Solar щорічно зменшує викиди СО2 на 400 000 т, що еквівалентно забрудненню, яке створюють 77 000 автомобілів. Сонячна енергетика сьогодні це вже не альтернатива, це основа нової економіки.

 

 

Фундаментальні проблеми

Через відносно невелику величину сонячної постійної для сонячної енергетики потрібне використання великих площ землі під електростанції (наприклад, для електростанції потужністю 1 Гвт це може бути декілька десятків квадратних кілометрів). Проте, цей недолік не такий великий, наприклад, гідроенергетика виводить з користування значно більші ділянки землі. До того ж фотоелектричні елементи на великих сонячних електростанціях встановлюються на висоті 1, 8-2, 5 метра, що дозволяє використовувати землі під електростанцією для сільськогосподарських потреб, наприклад, для випасу худоби.

Проблема знаходження великих площ землі під сонячні електростанції вирішується у разі застосування сонячних аеростатних електростанцій, придатних як для наземного, так і для морського і для висотного базування.

Потік сонячної енергії на поверхні Землі сильно залежить від широти і клімату. У різних місцевостях середня кількість сонячних днів в році може дуже сильно відрізнятися.

Технічні проблеми

Сонячна електростанція не працює вночі і недостатньо ефективно працює у ранкових і вечірніх сутінках. При цьому пік електроспоживання припадає саме на вечірні години. Крім того, потужність електростанції може стрімко і несподівано коливатися через зміни погоди. Для подолання цих недоліків потрібно або використовувати ефективні електричні акумулятори (на сьогоднішній день це невирішена проблема), або будувати гідроакумулюючі станції, які теж займають велику територію, або використовувати концепцію водневої енергетики, яка також поки далека від економічної ефективності.

Проблема залежності потужності сонячної електростанції від часу доби і погодних умов вирішується у разі сонячних аеростатних електростанцій.

Висока ціна сонячних фотоелементів. Ймовірно, з розвитком технології цей недолік подолають. В 1990-2005 рр. ціни на фотоелементи знижувалися в середньому на 4% на рік.

Недостатній ККД сонячних елементів (ймовірно, буде незабаром збільшений).

Поверхню фотопанелей потрібно очищати від пилу і інших забруднень. При їх площі в декілька квадратних кілометрів це може викликати утруднення.

Ефективність фотоелектричних елементів помітно падає при їх нагріванні, тому виникає необхідність в установці систем охолоджування, зазвичай водяних.

Через 30 років експлуатації ефективність фотоелектричних елементів починає знижуватися.

Екологічні проблеми

Незважаючи на екологічну чистоту отримуваної енергії, самі фотоелементи містять отруйні речовини, наприклад, свинець, кадмій, галій, миш'як і т. д., а їх виробництво споживає масу інших небезпечних речовин. Сучасні фотоелементи мають обмежений термін служби (30-50 років), і масове їх застосування поставить в найближчий час складне питання їх утилізації.

Останнім часом починає активно розвиватися виробництво тонкоплівкових фотоелементів, у складі яких міститься всього біля 1% кремнію. Завдяки низькому вмісту кремнію тонкоплівкові фотоелементи дешевші у виробництві, але поки мають меншу ефективність. Так, наприклад, в 2005 р. компанія «Shell» ухвалила рішення сконцентруватися на виробництві тонкоплівкових елементів, і продала свій бізнес по виробництву кремнієвих фотоелектричних елементів.

 

 

Сьогодні сонячна енергетика стає актуальною як ніколи. Глобальні проблеми з енергоносіями, залежність нашої держави від імпортних вуглеводнів, все це змушує нас шукати нові джерела енергії, а державу – вкладати гроші у сонячні електростанції та зелений тариф.

Протягом останніх трьох років загальні потужності сонячних електростанцій в Україні зростали на 80-95% щорічно завдяки сприятливим географічним умовам та найвищому в світі зеленому тарифу. Ціна створення сонячних електростанцій щороку значно зменшується завдяки удосконаленню технологій виробництва фотоелектричних модулів (сонячних батарей), збільшенню їх потужності, коефіцієнту корисної дії, а головне – щороку зменшується ціна 1Вт потужності батарей. Темпи розвитку сонячної енергетики можна порівняти хіба що з революцією в IT-сфері.

Якщо ще кілька років тому сонячна енергетика аж ніяк не могла обійтись без субсидій та державної підтримки, то зараз світові ринки проходять відправну точку ефективності. Завдяки здешевленню сонячних панелей та систем загалом, сонячна енергетика стала прибутковою в таких країнах як Німеччина, Іспанія, Італія, скоро перейдуть відправну точку Японія, Мексика, США та багато інших країн. В травні 2014 року в Чилі була введена в експлуатацію 80 МВт сонячна електростанція, яка буде продавати електроенергію на спотовому ринку.

В 2013 році сонячна енергетика вперше випередила вітрову темпами свого розвитку, середня ціна генерованої електроенергії склала 0, 15-0, 35 USD/кВт∙год для систем промислового масштабу. Хоча, на приклад, в Данії вітрова енергетика є вигіднішою навіть за вугільні електростанції. Світовий приріст потужностей СЕС в 2013 році склав 38 ГВт, 2014 рік має побити цей рекорд. Варто зазначити, що в 2013 році лідером розвитку сонячної енергетики в світі став саме Китай. Завдяки реформам в енергетичній сфері, державі