""

Будущее солнечных панелей

Содержание

Учёные считают, что будущее энергетики за прозрачными солнечными панелями

Идея использовать абсолютно прозрачные солнечные панели в качестве стекла для окон, витала в воздухе довольно давно. Представьте только, насколько эффективно можно было бы использовать привычные поверхности для того, чтобы вырабатывать электричество для своего дома. Это гораздо логичнее и практичнее, нежели выкладывать крыши тяжёлыми и громоздкими традиционными фотоэлементами. И учёным из Мичиганского государственного университета как раз удалось создать максимально прозрачные солнечные панели, которые в будущем вполне смогли бы обеспечить США около 40% от необходимой энергии.

«Солнечные панели высокой прозрачности олицетворяют собой будущее возобновляемой энергии. Мы проанализировали их потенциал, и, похоже на то, что, собирая лишь невидимый свет, эти устройства способны обеспечить нас таким же количеством энергии, как и традиционные солнечные фотоэлементы. В будущем именно такие панели можно будет устанавливать не только в домах, но и в автомобилях и даже в мобильных устройствах», — поделился в интервью Ричард Лунт, профессор материаловедения и химии в Мичиганском государственном университете.

Ричард Лунт вместе со своими коллегами стали пионерами в области разработки прозрачных солнечных панелей. Тонкий, напоминающий пластик материал способен генерировать электричество, при этом ничуть не мешая обзору. В основе технологии лежит использование органических молекул, разработанных командой учёных, которые поглощают невидимые световые волны. При этом материал можно настроить таким образом, чтобы он поглощал исключительно ультрафиолет или же инфракрасный спектр света. Эффективность прозрачных панелей на сегодняшний день составляет всего 5%. Традиционные же солнечные батареи демонстрируют КПД от 15 до 40%. Но исследователи настаивают на том, что этот показатель можно улучшить.

На сегодняшний день в США лишь 1,5% всей энергии вырабатывается солнечными панелями. И для того, чтобы максимально снизить использование ископаемых видов топлива, учёные из различных научных учреждений постоянно работают над созданием новых технологий в сфере альтернативной энергетики. Исследователи из Мичиганского государственного университета подсчитали, что в стране от 5 до 7 миллиардов квадратных метров стеклянных поверхностей. И если всё это стекло заменить солнечными панелями, можно будет покрыть до 40% потребностей страны в электричестве.

Пока коронавирус ещё блуждает по планете, народ сидит по домам, а некоторые компании задумываются о том, чтобы перенести работу на «удалёнку» навсегда. Но если все будут сидеть по домам, то стоит ли людям задуматься о том, чтобы сделать из своего дома независимую крепость? Ответ на этот вопрос сугубо личный для каждого, но если кто-то из […]

Австралия — третья в мире страна-экспортер ископаемого топлива, чья экономика напрямую зависит от добычи невозобновляемых энергоресурсов. Из-за того, что активное использование угля и других стандартных видов топлива чревато выбросами парниковых газов в атмосферу, Австралия готова в корне изменить ситуацию, внедрив свою разработку по созданию нового солнечного проекта в реальную жизнь. Предлагаемый австралийскими учеными проект Sun […]

Солнечная энергия — один из самых перспективных источников энергии уже совсем недалекого будущего, которое будет требовать наличия большого количества возобновляемых источников электричества. Все быстрее увеличивающееся население планеты ежедневно нуждается в колоссальном количестве ресурсов, которые на Земле, к сожалению, не безграничны. Вместе с тем, как бы ни была полезна современная технология изготовления солнечных панелей для мировой […]

Будущее солнечной энергии

Репост

Энергия солнца является, пожалуй, самым естественным и красивым решением для удовлетворения наших энергетических потребностей. Солнечные лучи дают планете огромный энергетический потенциал – по оценкам правительства США, Земля получает свыше 173 000 тераватт энергии ежегодно, что превышает необходимое количество в 10 000 раз.

Сложность задачи состоит в том, чтобы накапливать эту энергию. В течение многих лет, низкая эффективность солнечных батарей вместе с их дороговизной отталкивала потребителей от приобретения по причине экономической невыгодности.
Однако ситуация меняется. В период с 2008 по 2013 год цена на солнечные батареи упала более, чем на 50 процентов. По оценкам экспертов, тенденция будет продолжаться и до 2017 года, стоимость упадёт ещё на 40%. Согласно исследованиям в Великобритании, финансовая доступность солнечных батарей приведёт к тому, что к 2027 энергия солнца займёт 20% от всемирного потребления энергии. Такое было невообразимо ещё несколько лет назад.

В то время как технологии постепенно становятся всё более доступными, вопрос встаёт о принятии их в массах. Итак, каково же возможное развитие солнечной энергии?

Каждая новая технология открывает возможности для бизнеса. Tesla и Panasonic уже планируют открытие огромного завода по производству солнечных панелей в Буффало, штат Нью-Йорк. PowerWall, разработанный компанией Tesla Motors, является одним из самых известных бытовых устройств хранения энергии в мире. Крупные игроки – не единственные, кто выигрывает от развития этой технологии.
Землевладельцы и фермеры смогут сдавать в аренду свои территории под строительство новых солнечных ферм. Спрос на кабели среднего напряжения так же может возрасти, потому как батареи необходимо подключить к сети.

В некоторых странах места для плантаций солнечных батарей отсутствуют. Хорошее решение – батарея, которая находится на воде. Ciel & Terre International, французская энергетическая компания, работает над крупным проектом плавающих солнечных панелей с 2011 года. У берегов Великобритании уже установлена пробная версия. На данный момент реализация данного проекта рассматривается в Японии, Франции и Индии.

Беспроводное питание из космоса

Японское космическое агентство считает, что «чем ближе к Солнцу, тем больше возможность накапливать и эффективно управлять энергией». Проект космических солнечных энергетических систем планирует запустить батареи на околоземную орбиту. Собранная энергия будет передана обратна на Землю по беспроводной сети при помощи микроволн. Технология станет настоящим прорывом в науке, если проект обернётся успешным.

Финская команда исследователей работает над созданием деревьев, которые накапливают солнечную энергию в листьях. Планируется, что листья пойдут в питание малой бытовой техники и мобильных телефонов. Вероятнее всего, деревья будут напечатаны 3D принтером с использованием биоматериалов, которые имитируют органическое растение. Каждый листочек генерирует энергию из солнечного света, но так же использует кинетическую энергию ветра. Деревья рассчитаны на функционирование как в помещении, так и на открытом воздухе. Проект в настоящее время на стадии прототипной разработки в Техническом исследовательском центре в Финляндии.

В настоящее время, эффективность – это наибольшее препятствие для развития солнечной энергии. На данный момент, более 80% всех солнечных батарей имеют энергетическую эффективность менее 15%. Большинство этих панелей стационарные, в связи с чем они пропускают большое количество солнечного света. Улучшенный дизайн, состав и применение поглощающих солнечный свет наночастиц повысит эффективность.

Солнечная энергия – это наше будущее. В настоящее время человек совершает лишь первые шаги в раскрытии истинного потенциала Солнца. Эта звезда даёт нам намного больше энергии, нежели человечество потребляет ежегодно. Мировые исследователи работают над тем, чтобы вывести самый эффективный способ накопления и преобразования солнечных лучей в энергию.

Солнечные батареи, как устроены и их будущее

Использованию энергии солнца уделяется всё больше внимание на планете. Многие страны, как например США, поощряют её применение не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе. Основным элементом, позволяющим получать электроэнергию от солнца, являются определенные панели, которые состоят из специально разработанных для этого фотоэлементов. Как раз солнечным батареям посвящена эта статья. В ней мы рассмотрим: как они устроены, для чего нужны, сколько энергии можно получить благодаря им и возможно ли их сделать собственными руками.

Солнечная батарея — как устроена

Наиболее распространенным элементом, который востребован при создании солнечных батарей, является кремний. Кроме него для производства этих источников энергии, применяют: селениды меди, Галлий, Индий, теллурид кадмия. Использование этих элементов позволяет сделать более устойчивым это изделие к температурным перепадам. При изготовлении солнечных панелей используют разные технологии, наиболее распространёнными являются:

Последняя считается менее затратной и инновационной, что дает возможность производить элементы, преобразующие излучение света более дешевле. Несмотря на довольно-таки значительный период существования солнечных панелей принцип их действия остался неизменным. Модернизация затронула лишь материалы и конструктивные особенности. Это позволило существенно увеличить КПД устройства и улучшить показатель фотоэлектрического преобразования. Следует учитывать, что на величину напряжения и выходного тока панели влияет не только её площадь, но и непосредственно внешняя освещённость, чем она больше, тем эти показатели лучше. Этого добиваются, монтируя группы модулей, в основе которых лежат солнечные ячейки на специально разработанные поворотные механизмы. Что позволяет разворачивать солнечные панели вслед движению небесного источника света.

Читайте также:  Металлоискатель tracker fm-1d3

Солнечный модуль —> контроллер —> аккумулятор —> инвертор

Принцип работы этого устройства многим знаком со школы, он основан на преобразовании света в электричество p-n переходом. Проводимые на уроках опыты наглядно демонстрировали как свет, направленный на транзистор, верхняя крышка которого отсутствовала, инициировал возникновение минимальных электрических волн. Чтобы добиться стабильного напряжения всего-то и нужно – сделать площадь p-n перехода значительно больше. Поэтому в структуре фотоэлектрического преобразователя используется вместе с вышеописанным p-n переходом ещё и два специальных электрода которые позволяют снимать возникающее выходное напряжение.

Сколько энергии вырабатывают различные солнечные батареи

Как уже упоминалось выше, мощность вырабатываемой солнечной панелью энергии зависит от многих факторов: конструкции, используемого материала, площади, уровня освещенности. В погожий день, летом, без облаков на поверхность равную 1 квадратному метру приходится приблизительно 1 кВт мощности излучения солнца. Но таких дней немного, когда тучи закрывают всё небо этот показатель может опускаться до 100 Вт, поэтому для расчётов возьмём усредненное значение в 500 Вт.

Наиболее минимальным КФД в 5% обладают органические фотоэлементы. Затем идут фотохимические и аморфные элементы с 10% фотоэлектрического преобразования. Соответственно один квадратный метр таких панелей, станет вырабатывать соответственно 25 и 50 Вт.

Наиболее применяемыми стали фотоэлементы на основе полупроводников, изготовленных из кремния. Их расчётный КФД колеблется от 20 до 25 процентов. Что позволяет такой метровой панели выдавать до 125 Вт мощности.

Элементы, изготовленные из арсенида галлия, занимают первое место по своим показателям. Такие солнечные батареи позволяют вырабатывать до 150 Вт с 1 м2, так как их показатель фотоэлектрического преобразования превышает 30%.

Что могут солнечные батареи, и какое у них будущее

Применение солнечных батарей, с каждым годом, становиться всё более популярным. Они находят применение не только в электрификации дачи или жилого дома, но и во многих других сферах. Начнем с космоса. Здесь использование солнечных панелей давно стало нормой: они снабжают энергией различные теле-, радио-, GPS-спутники, МКС и прочие космические аппараты. Большинство инновационных материалов и технологий первыми проходят испытания на земной орбите, а уже потом находят применение в быту.

Для экономии электроэнергии возможности фотоэлектронных преобразователей используются на улицах многих городов:

  • Искусственные деревья с такими панелями позволяют вырабатывать энергию для освещения улиц, раздачи Wi-Fi, подзарядки телефонов.
  • Установка фотоэлементов позволяет автономно работать терминалам, вывескам, светофорам и прочим объектам инфраструктуры.
  • Интеграция солнечных батарей в дорожное покрытие. Заменяя асфальтовое покрытие специальными панелями можно не только вырабатывать дополнительную электроэнергию, но и использовать её для иных целей: подсветки дорожных объектов, отводу и очищению сточных вод, растапливанию снега и прочее.

В медицине фотоэлементы нашли своё применение. Чтобы постоянно не менять батарейки на различных имплантах, там используют аккумуляторы, подзаряжающиеся от пластин вживляющихся под кожу. По итогу фотоэлектронные преобразователи становятся востребованы буквально везде.

Можно ли самому сделать солнечные батареи

При большом желании изготовить солнечную панель можно самостоятельно. Для этого необходимо правильно:

  • Рассчитать необходимую для питания всех приборов выходную мощность;
  • Выбрать с соответствующим КФП фотоэлементы;
  • Изготовить каркас;
  • При необходимости провести пайку;
  • Собрать элементы в одну панель;
  • Осуществить их герметизацию;
  • Установить на выбранное место.

Это все не потребует специальных навыков, главное, не боятся.

Солнечная энергетика всё больше завоёвывает поклонников. Развитие этих технологий удешевляет материалы и увеличивает КПД солнечных батарей. Их применение в различных сферах даёт надежду, что люди, наконец, перестанут отравлять земную атмосферу, что соответственно положительно отразится на их здоровье.

Солнечные батареи нового поколения: цены и выгода от них

Из всех отраслей современной экономики быстрее развиваются те, которые используют высокие технологии. В список таких технологических инноваций входит и новое поколение солнечных батарей. Серийные партии качественно обновленных панелей появляются на мировом рынке в среднем раз в два-три года. Каждое следующее поколение фотоэлектрических ячеек обладает примерно на 20-30% большей мощностью на единицу площади и на 2-3% более высоким КПД.

Солнечные панели нового поколения – материалы и особенности

В 2019 году основными материалами, которые используются в старых и новых поколениях солнечных батарей, по-прежнему остаются:

  • кремний в монокристаллах (Si-mono);
  • кремний в поликристаллах (Si-poly);
  • аморфный кремний (a-Si);
  • теллурид кадмия (CdTe);
  • медно-индиево-галлиевый сульфид (CIGS).

Первый и второй варианты применяются преимущественно в крупнейших солнечных станциях планеты, расположенных в наиболее солнечных регионах – Саудовской Аравии, ОАЭ, Мексике, пустынях Южной Америки и Китая. Причина – в высоком, до 26%, КПД таких батарей при наличии максимально благоприятных условий (близость к экватору и почти полное отсутствие пасмурных дней на протяжении всего года). За минувшее десятилетие эти же варианты были и остаются лидерами и в частном секторе – из-за необходимости вместить максимальную мощность на минимальную площадь кровель.

Третий вариант подкупает своей дешевизной. Поэтому, несмотря на то, что КПД лучших солнечных батарей нового поколения панелей на a-Si не превышает 12,3% (изготовитель – United Solar, США), они пользуются спросом.

Последние два варианта пока наиболее востребованы в строительстве СЭС для бизнеса и на промышленных объектах. Но темпы роста КПД каждого следующего поколения тонких пленок выше, чем у кремниевых аналогов. Происходит это за счет технологической возможности соединять в одной батарее все большее количество слоев, каждый из которых поглощает свет разной длины волны. Физически предел КПД солнечных преобразователей полупроводникового типа составляет:

  • однослойного кремния идеальной очистки – 32%;
  • двухслойных пленок редкоземельных материалов – 42%;
  • трехслойных комбинаций – 49%;
  • бесконечного числа слоев (на практике – достаточно большого, чтобы улавливать излучение всей доступной для преобразования линий спектра) – 68%;
  • с использованием дополнительных концентраторов и иных вспомогательных технологий – немногим менее 87%.

Цена и эффективность солнечных батарей нового поколения

В настоящий момент в ТОП-5 мирового рынка по объему продаж присутствуют пять компаний, из которых две – полностью китайские, одна принадлежит канадцам, одна корейцам (с производственными мощностями в той же КНР), и лишь одна американская – First Solar.

Сегодняшнее поколение солнечных преобразователей последней – панели Series 6 TM с КПД до 18% значительно дешевле тех же немецких CIGS и являются золотой серединой по соотношению качества и стоимости. Ведь смысл установки СЭС для инвестора – размер прибыли, а для владельца частного дома – еще и короткий срок окупаемости.

СЭС нового поколения – рекордсмены

Упомянуть о рекордсменах в данной области необходимо, поскольку «солнечные» технологии быстро дешевеют. В 1956-м, когда вышла первая партия серийных моделей, себестоимость ячеек из расчета на 1 ватт мощности составляла $3500. В 2004 году эта цифра упала до $100. В 2019 году, без сопутствующего оборудования для СЭС, один ватт генерации стоит в диапазоне от $0,3 до $1,0. И вероятность того, что нынешние прототипы стоимостью в десятки, и даже сотни долларов за ватт всего через десяток лет станут общедоступными, очень высока.

Сегодня список панелей-лидеров по КПД выглядит так:

  1. Sharp – 46,5% (используются преимущественно в космической отрасли);
  2. «Гражданские» варианты той же компании – 39,8% (трехслойные, с дополнительными концентраторами-линзами, направляющими излучение на ячейку);
  3. Солнечные панели нового поколения Amonix – 35% (результат был достигнут еще в 2014 году, но ввиду дороговизны технологии изготовления модулей и очень низкого спроса компания занялась исследовательской деятельностью с прицелом на среднесрочные перспективы);
  4. IES_&_UPM – 34,7% (в два специально скомбинированных слоя и тем же принципом внедрения устройств концентрации солнечного луча – тоже пока не имеют шансов массового распространения из-за сложности производства и неконкурентоспособной цены).

Серийное производство

  1. Южно-Корейская компания Hanwha (в прошлом немецкий банкрот Q-Cells, купленный корейцами в 2012 году). Технология CIGS, КПД последний серий нового поколения 22,4%. Входит в ТОП-5 лидеров мировых продаж. Цена: $0,8 /1 кВт.
  2. Американский концерн Sun Power. Технология Si-mono, КПД серии седьмого поколения SPR-327NE-WHT-D – 20,4%. Цена: $0,7 /1 кВт. В ТОП-10 рейтинга Tier-1 не входит.
  3. Американская компания First Solar. Технология CdTe, КПД серии шестого поколения Series 6 TM – 18,4%. Цена: $0,5 /1 кВт. ТОП-5 рейтинга Tier-1.

Ближайшее будущее

Можно спрогнозировать, что в самом ближайшем будущем на рынок выйдут:

  • новое поколение солнечных батарей с многослойными и тандемными характеристиками (такие модели с использованием дополнительной защиты сейчас успешно работают на луноходах и марсоходах);
  • сверхтонкие ячейки с толщиной каждого рабочего слоя-пленки в несколько микрон, а не миллиметров (т.е. требующие в 1000 раз меньше материала полупроводника для генерации того же объема энергии);
  • панели с использованием перовскитов (пока инженерам-физикам не удается добиться их приемлемого срока долговечности);
  • батареи из дешевых, доступных и экологически безвредных в производстве и утилизации материалов (за счет внедрения сверхмалых частиц, способных преобразовывать энергию –технология «квантовых точек»).

Выгодны ли солнечные батареи нового поколения?

Из соотношения цена/качество (все перечисленные компании – лидеры мирового производства каждая в своем классе – дают по 10 лет гарантии на брак и 25 лет гарантии на батареи) лучшими выглядят тонкопленочные солнечные батареи нового поколения First Solar. При таких ценах их продукция становится доступной и выгодной не только для промышленных, но и для частных потребителей. Несмотря на более низкий КПД, у панелей на теллуриде кадмия в климатических условиях Украины эффективность оказывается даже выше, чем у более дорогостоящих конкурентов:

  • в южных регионах страны – на 5%,
  • в восточных и Закарпатье – на 10%,
  • в центральных – на 15%,
  • в северных – почти на 20%.
Читайте также:  Сварочный полуавтомат с сенсорным управлением

Официальный представитель First Solar в Украине – компания Green Tech Trade.

Технология мечты. Что говорили о будущем солнечной энергетики в 1988 году

Широкое применение солнечной энергии — это лишь далекая мечта? Если верить Золтану Киссу, то нет. Основатель компании Chronar говорит, что солнечная энергия скоро будет конкурировать с другими видами топлива для выработки электроэнергии.

Золтан Кисс близок к завершению работы, над которой трудился около десяти лет. Кисс является президентом компании Chronar Corp., Лоренсевилл, штат Нью-Джерси. В компании Chronar Кисс организовал самое крупное и успешное производство кремниевых фотоэлементов в США — панели размером 1 на 3 фута, которые спонтанно трансформируют свет в электроэнергию, и для Chronar, пожалуй, это скоро окупится.

Любители почтовых заказов уже знакомы, по крайней мере, с одним продуктом Chronar, — это садовые фонари без проводов на солнечных батарейках. Но это просто излишества. Chronar занимается более важными вещами — как получить справедливую долю на мировом рынке электроэнергии.

«Для разработки технологии аморфного кремния мы должны были определить для начала производственный процесс, затем создать оборудование, которого еще не было, далее найти средства и открыть предприятие. Вы не можете получить продукт, пока не запустите производство. Шаг за шагом, нам потребовалось десять лет на такое развитие», — говорит Кисс.

Фотоэлектрические устройства давно доказали свою эффективность в космосе, но затраты были очень велики, поэтому их промышленное развитие продвигалось медленно. Все изменилось благодаря разработке микроскопически тонких аморфных некристаллических покрытий на стекле, стали, алюминии или пластике, что существенно сократило производственные затраты. По мере дальнейшего уменьшения стоимости солнечная энергия станет самым благоприятным источником, учитывая растущие проблемы с окружающей средой и источниками энергии.

Игроки на рынке солнечной энергии

В сфере производства фотоэлектрических элементов есть и другие игроки— это Arco Solar, Energy Conversion Devices и подразделение Amoco Solarex, но компания Chronar продвинулась гораздо дальше, чем ее конкуренты, и дошла до промышленного развития фотоэлектрических устройств. Напрямую или через совместные предприятия за рубежом Chronar может производить уже 10 000 киловатт генерирующей мощности в год, а в следующем году планирует в два раза больше.

Десять тысяч киловатт может показаться не так уж и много, учитывая, что традиционная электростанция в среднем генерирует около 600 000 киловатт, но первая электростанция Эдисона на Перл Стрит начинала с мощности 360 киловатт.

Для Chronar бурный рост в самом разгаре. Начиная с $1 млн годового оборота продаж, Chronar в 1986 году уже имеет $11 млн, в 1987 году $17 млн, и планирует закончить этот год с результатом $35 млн, а в 1989 году достичь более $70 млн. «Мы находимся на том этапе, когда продажи в компании удваиваются. И я думаю, что такая ситуация продержится еще, как минимум, ближайшие три или четыре года,» — говорит Кисс. Это сложная задача. Поддерживая такой ритм, через несколько лет компания Chronar будет иметь полмиллиарда долларов в год.

Рост Chronar частично связан с продажами оборудования филиалам для производства солнечных панелей, но компания также изготавливает все больше и больше конечных продуктов. Помимо производства пешеходных и садовых светильников для потребительского рынка компания производит светильники для рекламных щитов, средства дорожного освещения и водяные насосы для промышленных рынков, особенно в областях за пределами традиционных источников энергии. В прошлом году продажи потребительских товаров Chronar составили всего лишь $4 млн. В этом году продажи составили $13 млн. Продукты промышленного назначения в прошлом году компания не продавала, но в этом году продажи составят более $1 млн. В следующем году планируется $10 млн или больше, в зависимости от темпов развития рынка.

Экономика и экология

Самое главное, что после потерь в сумме $20 млн за последние пять лет Chronar обеспечит окупаемость в этом году, хотя поступления за девять месяцев все еще демонстрируют отрицательное сальдо в размере $1.1 млн. «Десять лет мы находились в стадии развития, — говорит Кисс. Сейчас мы выходим на уровень безубыточности, и уже ожидаем прибыли».

Будучи физиком по образованию, Кисс уехал из своей родной Венгрии в 1950 году в возрасте 17 лет, получил степень кандидата наук в Университете Торонто, и в начале 1960 годов возглавил исследования квантовой электроники в лаборатории RCA в Принстоне, штат Нью-Джерси. Он ушел из лаборатории RCA в 1969 году, чтобы открыть компанию жидкокристаллических дисплеев под названием Optel, но оставил ее в 1976 году, когда Mitsubishi получила контроль над компанией. Он открыл свой собственный бизнес, выбрав фотоэлектрические технологии, и вложил собственные средства $40 000 для основания компании Chronar в 1976 году.

Половина дела было найти средства для покрытия потерь, неизбежных в сфере развития высоких технологий, но это не помогло, так как несколько лет назад регулирующий орган SEC стал преследовать Chronar и бухгалтеров компании за мошеннический бухгалтерский учет. Это застопорило деятельность Chronar на некоторое время, заставив аннулировать размещение на бирже акций в размере $12 млн. Кисс облегчил свои финансовые проблемы, создав совместные производственные партнерства по всему миру, и за последние два года привлек несколько состоятельных кредиторов. Сюда входят строительные магнаты Джон и Билл Харберт (который вложил $5 млн в акционерный капитал), пенсионный фонд Союза рабочих металлопрокатной промышленности ($7,5 млн в акционерный капитал и $7,5 в кредитные активы), пенсионный фонд Национальной ассоциации подрядчиков в области электротехнического оборудования ($10 млн в акционерный капитал), и совсем недавно к ним присоединилась Pacific Gas & Electric, Тихоокеанская компания по газо- и электроснабжению ($1,8 млн).

Конкуренция с другими источниками энергии

Как заявляет Кисс, Chronar уже может конкурировать с небольшими дизельными генераторами мощностью до 50 киловатт, производящие электроэнергию от 25 до 35 центов за киловатт-час по сравнению с дизелями, которые выдают электроэнергию по цене от 30 до 50 центов в зависимости от размера и других факторов. И это, как говорит Кисс, открывает дорогу на большой рынок. Но действительно большой рынок требуется еще завоевать — рынок, на котором представлены крупномасштабные системы угольного и ядерного топлива, на котором розничная продажа электроэнергии осуществляется по цене ниже 7 центов за киловатт-час. Если фотоэлектрические технологии смогут превзойти это, то потенциал не исчислим, но, определенно, он велик. Но судить по огромному, но краткосрочному интересу к Chronar, не все согласны.

Как отмечает Кисс, фотоэлектричество является модульной технологией. Чтобы увеличить емкость, вам не нужно строить большие заводы, вы просто добавляете панели и соединяете их. Вам не нужно подключаться к местной энергосети. Фотоэлектрические устройства могут работать эффективно и независимо сами по себе. Сама компания Chronar вводит в действие 60-киловаттную станцию на крыше своей штаб-квартиры в Нью-Джерси, которая будет генерировать электроэнергию по цене около 20 центов за киловатт по сравнению с тарифами местной компании Public Service Electric & Gas — 19 центов в летний максимум нагрузки.

Чтобы конкурировать на крупном рынке электроэнергии, Chronar придется сделать намного больше. Основными затратами при производстве фотоэлектрической энергии являются затраты на основной капитал, необходимый для производства и установки фотоэлектрических панелей и, хотя Chronar сократила такие расходы на треть за последние 18 месяцев, этого еще недостаточно. Недавно Chronar решила открыть совместное предприятие с Bechtel, подразделением Pacific Gas Electric и пенсионным фондом Sheet Metal Workers (Национальная ассоциация подрядчиков в области электротехнического оборудования) на сумму $25 млн для создания автоматизированного производственного предприятия, которое планируется ввести в эксплуатацию в следующем году. Предполагается, что это сократит прямые затраты на производство на 50%. При таком раскладе Chronar сможет установить электростанцию и получать приличную прибыль. Кисс говорит: «Мы сократили стоимость производства до того уровня, на котором мы можем производить электроэнергию в диапазоне 10-12 центов за киловатт-час». Этого все еще недостаточно. Электроэнергетические предприятия производят электроэнергию стоимостью приблизительно 6 центов за киловатт-час при полной нагрузке.

Тем не менее, Кисс уверен, что экономические показатели нового завода докажут их состоятельность, и он откроет еще одно совместное предприятие с SeaWest Industries — калифорнийской компанией ветроэнергетических установок, для строительства фотоэлектрической станции мощностью 50 000 киловатт стоимостью $125 млн, которая будет продавать электроэнергию компании Southern California Edison в пиковые периоды. Согласно законодательству, направленному на поощрение использования альтернативных источников энергии, цена за электроэнергию будет составлять до 11 центов за киловатт-час в 1989 году и дойдет до 24 центов в 2000 году.

Прорыв в технологиях

С такими ценами Chronar сможет достичь своих целей. Кисс уверен, что в течение пяти лет он сможет сократить расходы еще на 50%, увеличив вдвое эффективность фотоэлектрических панелей. Если он преуспеет, а это не так легко сделать, как он утверждает, Chronar сможет производить электроэнергию по цене менее 7 центов за киловатт-час, и достигнет долгожданного прорыва.

Это может и не произойти, но это не является чем-то невероятным. Руководство компании Pacific Gas & Electric, Сан-Франциско, в этом настолько убеждено, что купили 250 000 акций Chronar. «Если солнечные панели обеспечат экономический прорыв, необходимый для того, чтобы они стали рыночным товаром, то я бы хотел, чтобы мы начали их устанавливать нашим заказчикам,«— говорит Ричард Кларк, президент компании.

Читайте также:  Как укоротить диполь

Кларк говорит «если», но Кисс убежден в этом. Он прогнозирует тот день, когда фотоэлектрические устройства будут использоваться для электролиза воды для производства дешевого водорода для топливных элементов и двигателей внутреннего сгорания, при этом для фотоэлектрических элементов откроется не только рынок электроэнергетики, но и рынок транспорта.

Кисс становится почти лириком, когда говорит о будущем. «Я верю, что фотоэлектрическая энергия в конечном итоге станет основным источником энергии в мире, и вопрос только в том, насколько быстро можно будет снизить затраты».

Вся правда об эффективности солнечных панелей (10 фото)

Хозяин одного дома, установивший солнечные панели и следивший в течение года за их работой, решил поделиться своими впечатлениями о подобных девайсах. Подсчитав сэкономленную электроэнергию, он сделал вывод о целесообразности использования подобной системы.

Далее слова автора:

Сейчас вы узнаете то, о чем никогда не расскажут продавцы солнечных панелей.

Ровно год назад, в октябре 2015 года, в качестве эксперимента я решил записаться в ряды «зеленых», спасающих нашу планету от преждевременной гибели, и приобрел солнечные панели максимальной мощностью 200 ватт и грид-инвертор рассчитанный максимум на 300 (500) ватт вырабатываемой мощности. На фотографии вы можете увидеть структуру поликристаллической 200-ваттной панели, но через пару дней после покупки стало ясно, что в одиночной конфигурации у неё слишком низкое напряжение, недостаточное для правильной работы моего грид-инвертора.

Поэтому мне пришлось её поменять на две 100-ваттных монокристаллических панели. Теоретически они должны быть немного эффективнее, по факту же они просто дороже. Это панели высокого качества, российского бренда Sunways. За две панели я заплатил 14 800 рублей.

Вторая статья расходов — грид-инвертор китайского производства. Производитель никак себя не обозначил, но устройство сделано качественно, а вскрытие показало, что внутренние компоненты рассчитаны на мощность до 500 ватт (вместо 300, написанных на корпусе). Стоит такой грид всего 5 000 рублей. Грид — это гениальное устройство. С одной стороны к нему подключается + и – от солнечных панелей, а с другой стороны он с помощью обычной электрической вилки подключается совершенно в любую электрическую розетку в вашем доме. В процессе работы грид подстраивается под частоту в сети и начинает “выкачивать” переменный ток (сконвертированный из постоянного) в вашу домашную сеть 220 вольт.

Грид работает только при наличии напряжения в сети и его нельзя рассматривать как резервный источник питания. Это его единственный минус. А колоссальным плюсом грид инвертора является то, что вам в принципе не нужны аккумуляторы. Ведь именно аккумуляторы являются самым слабым звеном в альтернативной энергетике. Если та же солнечная панель гарантированно отработает более 25 лет (то есть через 25 лет она потеряет примерно 20% своей производительности), то срок службы обыкновенного свинцового аккумулятора в аналогичных условиях составит 3-4 года. Гелевые и AGM аккумуляторы прослужат дольше, до 10 лет, но они и стоят в 5 раз дороже обычных аккумуляторов.

Поскольку у меня есть сетевое электричество, то мне никакие аккумуляторы не нужны. Если же делать систему автономной, то нужно добавить к бюджету еще 15-20 тысяч рублей на аккумулятор и контроллер к нему.

Теперь, что касается выработки электроэнергии. Вся энергия вырабатываемая солнечными панелями в реальном времени попадает в сеть. Если в доме есть потребители этой энергии, то она вся будет израсходована, а счетчик на вводе в дом «крутиться» не будет. Если же моментальная выработка электроэнергии превысит потребляемую в данный момент, то вся энергия будет передана обратно в сеть. То есть счетчик будет «крутиться» в обратную сторону. Но тут есть нюансы.

Во-первых, многие современные электронные счетчики считают проходящий через них ток без учета его направления (то есть вы будете платить за отдаваемую обратно в сеть электроэнергию). А во-вторых, российское законодательство не разрешает частным лицам продавать электроэнергию. Такое разрешено в Европе и именно поэтому там каждый второй дом обвешан солнечными панелями, что в совокупности с высокими сетевыми тарифами позволяет действительно экономить.

Что делать в России? Не ставить солнечные панели, которые могут выработать энергии больше, чем текущее дневное энергопотребление в доме. Именно по этой причине у меня всего две панели суммарной мощностью 200 ватт, которые с учетом потерь инвертора могут отдать в сеть примерно 160-170 ватт. А мой дом стабильно круглосуточно потребляет примерно 130-150 ватт в час. То есть вся выработанная солнечными панелями энергия будет гарантированно потреблена внутри дома.

Для контроля вырабатываемой и потребляемой энергии я пользуюсь Smappee. Я уже писал про него в прошлом году. У него два трансформатора тока, которые позволяют вести учет как сетевой, так и вырабатываемой солнечными панелями электроэнергии.

Начнём с теории, и перейдем к практике.

В интернете есть много калькуляторов солнечных электростанций. Из моих исходных данных согласно калькулятору следует, что среднегодовая выработка электроэнергии моих солнечных панелей составит 0,66 квтч/сутки, а суммарная выработка за год — 239,9 квтч.

Это данные для идеальных погодных условий и без учета потерь на конвертацию постоянного тока в переменный (вы же не собираетесь переделывать электроснабжение своего домохозяйства на постоянное напряжение?). В реальности полученную цифру можно смело делить на два.

Сравниваем с реальными данными по выработке за год:

2015 год – 5,84 квтч
Октябрь – 2,96 квтч (с 10 октября)
Ноябрь – 1,5 квтч
Декабрь – 1,38 квтч
2016 год – 111,7 квтч
Январь – 0,75 квтч
Февраль – 5,28 квтч
Март – 8,61 квтч
Апрель – 14 квтч
Май – 19,74 квтч
Июнь – 19,4 квтч
Июль – 17,1 квтч
Август – 17,53 квтч
Сентябрь – 7,52 квтч
Октябрь – 1,81 квтч (до 10 октября)

Всего: 117,5 квтч

Вот график выработки и потребления электроэнергии в загородном доме за последние 6 месяцев (апрель-октябрь 2016 года). Именно за апрель-август солнечными панелями была выработана львиная доля (более 70%) электрической энергии. В остальные месяцы года выработка была невозможна по большей части из-за облачности и снега. Ну и не забываем, что КПД грида по конвертации постоянного тока в переменный примерно 60-65%.

Солнечные панели установлены практически в идеальных условиях. Направление строго на юг, поблизости нет высоких домов отбрасывающих тень, угол установки относительно горизонта — ровно 45 градусов. Этот угол даст максимальную среднегодовую выработку электроэнергии. Конечно можно было купить поворотный механизм с электроприводом и функцией слежения за солнцем, но это бы увеличило бюджет всей установки практически в 2 раза, тем самым отодвинув срок её окупаемости в бесконечность.

По выработке солнечной энергии в солнечные дни у меня нет никаких вопросов. Она полностью соответствует расчетным. И даже снижение выработки зимой, когда солнце не поднимается высоко над горизонтом не было бы настолько критично, если бы не. облачность. Именно облачность является главным врагом фотовольтаики. Вот вам почасовая выработка за два дня: 5 и 6 октября 2016 года. Пятого октября светило солнце, а 6 октября небо затянули свинцовые тучи. Солнце, ау! Ты где спряталось?

Зимой есть еще одна небольшая проблема — снег. Решить её можно только одним способом, установить панели практически вертикально. Либо каждый день вручную очищать их от снега. Но снег это ерунда, главное чтобы светило солнце. Пусть даже низко над горизонтом.

Итак, подсчитаем расходы:

Грид инвертор (300-500 ватт) — 5 000 рублей
Монокристаллическая солнечная панель (Grade A — высшего качества) 2 шт по 100 ватт — 14 800 рублей
Провода для подключения солнечных панелей (сечением 6 мм2) — 700 рублей
Итого: 20 500 рублей.
За прошедший отчетный период было выработано 117,5 квтч, по текущему дневному тарифу (5,53 руб/квтч) это составит 650 рублей.
Если предположить, что стоимость сетевых тарифов не изменится (на самом деле они изменяются в большую сторону 2 раза в год), то свои вложения в альтернативную энергетику я смогу вернуть только через 32 года!

А уж если добавить аккумуляторы, то вся эта система никогда себя не окупит. Поэтому солнечная энергетика при наличии сетевого электричества может быть выгодна только в одном случае — когда у нас электроэнергия будет стоить как в Европе. Вот будет стоить 1 квтч сетевого электричества более 25 рублей, вот тогда солнечные панели будут очень выгодны.
Пока же использовать солнечные панели выгодно только там, где нет сетевого электричества, а его проведение стоит слишком дорого. Предположим, что у вас его загородный дом, расположенный в 3-5 км от ближайшей электрической линии. Причем она высоковольтная (то есть потребуется установка трансформатора), а у вас нет соседей (не с кем разделить расходы). То есть за подключение к сети вам придется заплатить условно 500 000 рублей, а после этого еще и платить по сетевым тарифам. Вот в этом случае вам будет выгоднее купить на эту сумму солнечные панели, контроллер и аккумуляторы — ведь после ввода системы в эксплуатацию вам уже больше платить не нужно будет.
А пока стоит рассматривать фотовольтаику исключительно, как хобби.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
×
×
Adblock
detector