Цена солнечной энергии
Перспективы использования солнечной энергии
Содержание
Жители планеты Земля потребляют ежегодно около 15-ти тераватт (тысяча миллиардов ватт) энергии. Осознать содержание этой цифры можно с помощью простого сравнения: это все равно, что 200 млрд. бытовых электролампочек мощностью 75 Вт, включенных одновременно. И приблизительно столько солнечной энергии попадает на поверхность Земли в течение лишь одной минуты.
Казалось бы, все просто: технология полупроводниковых элементов, которые превращают свет в электрический ток, известна уже свыше 50 лет. Остается только построить как можно больше солнечных электростанций, и о парниковом эффекте, выбросах в атмосферу или радиоактивных отходах можно забыть навсегда. Впрочем, еще до недавнего времени подобные розовые мечты разбивались вдребезги при первом же столкновении с действительностью.
Крений для солнечных электростанций?
Годовалость фотоэлектрического превращения (в теории до 33%, в уже имеющихся системах – 14-18%) обеспечивают панели, изготовленные из кристаллического кремния. Это второй по распространению химический элемент на нашей планете (обычный речной песок – это окись кремния).
Дорогая цена за солнечную электроэнергию
Однако элементарные расчеты досказали, что на изготовление монокристаллического кремниевого фотоэлемента необходимо больше энергии, чем он произведет в течение всего периода своего использования. Но за последние три десятилетия человечество сумело значительно удешевить солнечную энергию вот $100 за ватт мощности генерации в 1971 году до $7 в 1985-ом. Теперь эта цифра еще уменьшилась, и в среднем составляет $5,5. Однако с экономической точки зрения чистая энергия остается в раз дороже традиционной энергии тепловых или атомных электростанций.
Да, есть перспектива повысить КПД кремниевых фотоэлементов до 40% с помощью оптоэлектронных концентраторов, которые сосредоточивают максимальный поток света на поверхности батареи. В июне компьютерный гигант Hewlett-Packard заключил с калифорнийской гелиоэнергетической компанией Xtre me Energetics соглашение о сотрудничестве именно в этом направлении. Но фундаментальной проблемы – высокой цены кристаллического кремния – эта технология также не решает.
Преимущества тонких пленок в солнечных элементах батарей
В настоящий момент в солнечной энергетике на первый план выходит идея не максимально эффективных батарей, а максимально пригодных к использованию. Технологической подпочвой для нее служат так называемые тонкопленочные фотоэлементы. В них электрический ток генерирует не кремний, а тонкий слой вторых полупроводников, – например, телурид кадмия или медь-индий – диселенид галлия (это соединение помечают аббревиатурой CIGS). Эффективность таких батарей меньше, чем кремниевых, – теперь их фактический КПД приближается к 15%, а теоретический предел составляет около 20%. Однако они значительно дешевле в производстве.
Как снизить цену за солнечный ватт электроэнергии
Более того, если «традиционная» солнечная батарея – это массивная конструкция толщиной в несколько сантиметров и весом в десятки килограммов, то основой для тонкопленочных панелей служит тонкая стеклянная пластина или металлическая фольга. Такая батарея может быть частично прозрачной (идеальный материал для жалюзей на окнах) или гибкой – по желанию такими панелями можно укрывать не только крыши, но и другие архитектурные элементы сооружений. Но самое главное преимущество – цена. Уже в настоящий момент она меньше, чем $3 за ватт, а до 2030 года ожидается ее падение до $1.5. Для современной тепловой электростанции, которая работает на угле (а это самое дешевое топливо), этот показатель составляет около $2,1 за ватт. То есть если эти прогнозы исполнятся, солнечная энергетика впервые сможет конкурировать с традиционной.