Солнечная энергетика, кажется, перестала работать в минус

Майкл Дейл (Michael Dale) из Стэнфодского университета (США), проведя вычисления, показал, что нынешняя гелиоэнергетика наконец-то начинает вырабатывать больше энергии, чем расходуется на изготовление и установку солнечных батарей.

Напомним: чтобы получить кремниевый фотоэлемент, сам материал надо очистить, при этом кремний нагревают до тысячи с лишним градусов. Энергозатратно и производство алюминиевых рамок для фотоэлементов, создание инверторов и пр. Всё это годами вело к тому, что солнечная энергетика потакала росту энергетики, основанной на ископаемом топливе: именно последняя была источником мегаватт-часов, уходивших на создание фотоэлементов.

Правда, причиной нынешнего выравнивания баланса (на 2012 год) стал не рост КПД в отрасли, а лишь снижение энергозатрат на производство фотоэлементов на кристаллическом кремнии.

Производство кремния и его нарезка на слои — самая энергоёмкая часть цикла создания фотоэлемента. (Фото LLP.)

Сейчас, условно говоря, по трубе с энергией, выливающейся из гелиоэнергетики, течёт всего лишь столько же, сколько в неё втекает. Чтобы бассейн (море?) энергии, уже потраченной на фотоэлементы, начал работать в обратном направлении (на энергосистему), нужен ещё больший рост эффективности фотоэлементного производства. Когда это произойдёт? Исследователь отмечает, что здесь есть значительная неопределённость, поскольку прямо сейчас идёт борьба между различными технологиями снижения энергоёмкости элементной базы этого вида энергетики. По пессимистичному прогнозу, она вернёт всю вложенную в неё энергию к 2020 году, а по оптимистичному — это случится к 2015-му.

В работе есть и другой прогноз: при сохранении сегодняшних (очень высоких) темпов роста к 2020 году гелиоэнергетика обеспечит 10% мировой генерации. Если энергоёмкость производства фотоэлементов не упадёт, на него в том же году уйдёт 9% мировой генерации (отличный бизнес: чем больше производишь, тем выше потребность в производимом). А если она будет снижаться теми же темпами, что и последние 10 лет, то лишь 2% всей электроэнергии мира уйдёт на новые солнечные батареи.

В качестве одной из ключевых рекомендаций по повышению энергоэффективности отрасли г-н Дейл предлагает географический сдвиг гелиостанций. «Германия располагает 40% всех установленных мощностей [гелиоэнергетики], но солнечное излучение здесь не такое уж мощное, — рассуждает учёный. — Так что с системной точки зрения, может быть, лучше развернуть фотоэлектрические преобразователи там, где солнечного света больше».



Увы, при всём согласии с этим тезисом, нельзя не съязвить: рекомендация, скорее всего, так и останется благим пожеланием. Ужасно несолнечная Германия, где на большей части территории солнца меньше 1 100 кВт•ч/м² в год, собирается к 2050 году перейти в основном на гелио- и ветроэнергетику. Пример соседней Дании, уже сейчас платящей соседям за поставку им же, соседям, электричества на пике его выработки от ветра, подсказывает немцам, что ветер слишком порывист (ветрен?) и не прогнозируем.

А значит, немцы продолжат упирать на солнечную энергетику. Причём бессмысленно предлагать им строить ГелиоЭС в Греции, где за год на квадратный метр приходится до 1 900 кВт•ч солнца. ФРГ, хлебнувшая евролиха, верит нынче только в то, что может контролировать здесь и сейчас и что не окажется во власти чужих демократических правительств завтра. Ну а отсталая Греция, не говоря уже о более солнечных местах, вовсе не мечтает о гелиоэнергетике — отрасли, которую вне стран первого мира пока воспринимают как причуду золотого миллиарда.

И это значит, что все имеющиеся возможности повышения энергоэффективности фотоэлементов, увы, остаются технологическими.

Хотя бóльшая часть стоимости фотоэлемента приходится на вершину технологической цепочки, свыше двух третей энергозатрат уходит на её подножье. (Иллюстрация M. Dale.)

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Environmental Science & Technology.

Подготовлено по материалам Стэнфордского университета.

Каждый день слушайте итоговый подкаст Свободного Радио «Компьюлента»!

blog comments powered by Disqus