Владимир БАРАНОВ
Перcпективы пoлучения электричеcкoй энергии ниoткуда прoдoлжают вoлнoвать умы не тoлькo инженерoв, нo и cocтoятельных инвеcтoрoв. Они гoтoвы вкладывать coлидные cредcтва в coлнечные прoекты, которых в мире cтановитcя вcе больше.
Недавно в преccе появилоcь cообщение о том, что «Роcнано» выcтупит cоинвеcтором проекта создания полного цикла производства солнечных энергоустановок нового поколения. Наблюдательный совет госкорпорации уже одобрил этот проект. Вклад «Роснано» составит 1,29 млрд руб.
ООО «СОЛНЕЧНЫЙ ПОТОК» И ДРУГИЕ
Другие соучредители – швейцарская Module Solar AG и компания ООО «Солнечный поток» – вложат интеллектуальную собственность на такую же сумму. Общий бюджет проекта оценивается в 5,73 млрд руб. Чтобы пополнить его, соучредители надеются привлечь 3,15 млрд руб. от сторонних инвесторов.
Как пояснила пресс-служба «Роснано», средства пойдут на создание и производство наногетероструктурных фотопреобразователей с КПД 37–45%, солнечных модулей и энергоустановок нового поколения с линзами Френеля и системами слежения за Солнцем. В основе проекта – разработки Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН.
Объем выпуска новых установок составит около 85 МВт в год. Проектная компания надеется, что уже в 2015 г. выручка от проекта составит более 130 млн евро. Module Solar, занимающаяся, в частности, реализацией солнечных энергоустановок, начнет выводить продукцию предприятия на рынок.
КРУПНЕЙШАЯ СТАНЦИЯ В МИРЕ
В южной испанской провинции Андалусии в минувшем году состоялось официальное открытие самой большой солнечной электростанции в мире. Она будет производить электричество для 200 тыс. домохозяйств и позволит избежать выброса в атмосферу 150 тыс. т углекислого газа в год.
Особенность этой электростанции в том, что она, являясь первой ласточкой в рамках проекта, предусматривающего строительство трех солнечных станций в этом регионе, способна аккумулировать тепло и производить электричество даже ночью. Ее сооружением занимались испанская компания ACS и немецкая Solar Milennium AG.
Эта станция, получившая название Andasol-1, состоит из 600 коллекторов с параболическими желобами и занимает площадь в 70 футбольных полей. Каждое из зеркал имеет длину 150 м, а ширину — 5,7 м, их общая площадь равняется свыше 500 тыс. м². Коллекторы вращаются вокруг своей оси, следуя за Солнцем. Они концентрируют его лучи на трубах, заполненных перегретым синтетическим маслом, которое может быть нагрето до 400ºС и используется для создания пара для турбин. Andasol-1, вырабатывающая около 180 ГВт ч электроэнергии в год, является первая электростанцией в Европе такого типа и, в отличие от других солнечных станций, производит электроэнергию не только тогда, когда светит Солнце. В середине огромного поля с зеркалами находится накопительная батарея, позволяющая получать электричество даже ночью или во время дождя. Накопитель состоит из двух больших емкостей высотой 14 м и диаметром 36 м, в которых в жидкой соли аккумулируется избыточная энергия, полученная в дневные часы. Солнечное тепло нагревает соль до 390?С. Благодаря этому электростанция может работать еще 7,5 ч после захода Солнца, поставляя электричество в полном объеме – до 50 МВт. Этого достаточно для 60 тыс. домохозяйств.
Строительство такой электростанции обошлось в 300 млн евро, часть средств из них выделил Евросоюз. Помимо Andasol-1, в данном регионе сооружаются еще две солнечные электростанции. Так, в ближайшее время будет введена в эксплуатацию Andasol-2, которая станет производить 50 МВт электроэнергии. А предположительно в начале 2011 г. с такой же мощностью заработает последняя из трех – Andasol-3.
ВТОРОЕ МЕСТО ЗА ГЕРМАНИЕЙ
Интенсивность солнечной радиации в средних широтах не столь велика, однако современные технологии позволяют создавать здесь станции для выработки энергии с использованием этого ресурса. Значительным событием в области солнечной энергетики стало открытие парка солнечных панелей в пустоши Либерозе к югу от Берлина.
По своей площади этот солнечный парк площадью 162 га, или примерно 210 футбольных полей, занимает второе место в мире после упомянутой выше испанской станции Andasol. На его территории уже размещено 560 тыс. солнечных панелей, а всего планируется установить 700 тыс.
Несмотря на большую площадь, мощность Либерозского парка не столь высока: он обеспечит экологически чистой электроэнергией потребности примерно 15 тыс. домохозяйств. Однако вырабатываемые 53 МВт позволят уменьшить выбросы углекислого газа на 35 тыс. т ежегодно. Солнечный парк рассчитан на 20 лет работы. Предполагается, что амортизация затраченных на его строительство средств может составить до 15 лет.
СЕРЕБРЯНОЕ РЕШЕНИЕ
В Государственном университете Огайо разработали новый тип солнечных батарей. По словам изобретателей, для модификации технологии использовали наночастицы серебра, что позволило не только снизить стоимость и вес батарей, но и придать им гибкость.
Руководитель исследований профессор Пол Бергер и его команда изучали количество света, поглощаемого панелями с серебром. В качестве контрольного образца та же процедура была повторена с панелями без применения наносеребра. Они измерили плотность нынешнего поколения батарей и количество электроэнергии, вырабатываемой на квадратный сантиметр, и сделали интересные выводы.
Результаты исследования таковы. В немодифицированных батареях выработка составляет 6,2 мА на см?, в то время как для панелей с наносеребром – 7 мА и более. По словам Пола Бергера, наночастицы серебра с помощью полимера позволяют осуществить захват большего светового диапазона. Эффективность за счет применения мельчайших частиц качественно возросла.
РЕКОРДНАЯ БАТАРЕЯ
Трехпереходная экспериментальная батарея с новой комбинацией известных, в общем-то, материалов открывает дорогу производительным преобразователям света, которые станут использовать как в космосе, так и на Земле. Новое достижение составляет 35,8%. Как поясняет в своем пресс-релизе компания Sharp, это самый высокий КПД, показанный без применения концентрации света (зеркалами либо линзами).
Абсолютный рекорд эффективности солнечных батарей составляет 43%, но он был достигнут ячейкой в комбинации с концентратором. Как и во многих эффективных солнечных батареях последних лет, японцы использовали не традиционный кремний, а другие материалы, соединения галлия, индия и мышьяка в частности. Однако секрет рекорда заключен не в самом выборе полупроводников, а в том, где и в какой комбинации их разместили.
Японцы сообщают, что для трехпереходных батарей в качестве нижнего слоя из-за простоты изготовления чаще всего выбирался германий. Однако он, хотя и производил приличное количество зарядов, значительную часть этого тока терял впустую.
Sharp решила данную проблему, заменив германий на арсенид индия галлия, причем она сумела создать материал с высокой степенью кристалличности, используя свою собственную технологию формирования слоев. Так потерю зарядов удалось свести к минимуму.
Средний слой новой батареи выполнен из арсенида галлия, верхний – из фосфида индия-галлия. Все вместе они эффективно захватывают большую долю падающего света. Рекорд новой батареи от Sharp был зафиксирован Национальным институтом передовых прикладных наук и технологий (AIST) – одной из ряда организаций, официально сертифицированных для проведения такого рода испытаний.
СРОДНИ НАУЧНОЙ ФАНТАСТИКЕ
В Японии сейчас разрабатывают проект космической электростанции. Построить мощный генератор, который станет снабжать энергией Землю, планируется через 30 лет почти за 21 млрд долл. Для Страны восходящего солнца, в существенной мере зависящей от экспорта углеводородов, создание подобных источников является первоочередной задачей.
Японское космическое агентство JAXA занимается разработкой проекта с 1998 г. Однако теперь к созданию солнечных панелей в космосе присоединились такие отобранные правительством крупные компании, как NEC, Sharp, Mitsubishi Electric, Fujitsu и другие. В общей сложности, в исследованиях и разработках заняты 16 японских научных и промышленных фирм. Формально же проектом руководит компания Mitsubishi Heavy Industries.
Главная цель замысла – создать до 2013 г. новую технологию, позволяющую передавать электричество без проводов из космоса на поверхность нашей планеты. Теоретически это достижимо с помощью микроволн, однако на практике все гораздо сложнее. Авторы разработки не скрывают, что их задумка сродни научной фантастике, но в то же время свою идею они считают достойной, т.к. по своей сути она направлена на поиск альтернативного источника энергии. Такой проект человечеству может понадобиться уже в самом скором времени, когда ресурсы сжигаемого топлива начнут катастрофически истощаться.
ЧТО НЕВОЗМОЖНО НА ЗЕМЛЕ
Сейчас компании, задействованные в проекте, разрабатывают метод, позволяющий разместить на околоземной орбите на высоте 36 тыс. км станцию мощность в 1 ГВт. После этого на орбите планируется поместить множество солнечных батарей общей площадью 4 км?. Энергия 
Солнца, попадая на батареи, станет поступать в генератор, который переработает ее в электричество и отправит на Землю, однако такого результата ученые ждут не раньше 2040 г.
Неоспоримое преимущество новой технологии в том, что она позволит круглосуточно использовать солнечную энергию, что невозможно на Земле. Кроме того, батареи будут ближе к Солнцу, и падающие на них прямые лучи, не искаженные атмосферой, на выходе дадут в четыре раза больше электричества, чем если собирать ее на поверхности планеты.
Пока ученые затрудняются назвать точные цифры конечного результата. Один из руководителей проекта говорит, что мощности в 1 ГВт должно хватить для энергоснабжения почти 300 тыс. частных домов. Прогнозы разработчиков вполне радужные. Во-первых, исследователи и инженеры уверены, что к 2040 г. в руках человечества окажутся солнечные батареи, позволяющие генерировать в сотни раз больше энергии, чем ныне существующие. Во-вторых, электростанция станет настоящим спасением человечества: в случае какого-либо катаклизма или глобальной катастрофы ее можно будет включить за считанные часы, восстановив подачу электричества для землян.
В 2015 г. японское космическое агентство JAXA планирует запустить небольшой тестовый спутник, представляющий собой электростанцию в миниатюре. На нем собираются отработать наиболее проблемные моменты проекта.
Помимо финансовых трудностей, JAXA предстоит еще убедить в безопасности своей новой технологии все общество. Микроволны или лазерный луч со спутников планируется получать на специальную параболическую приемную антенну, расположенную в каком-нибудь удаленном регионе океана. Ведь, согласно проведенному в 2004 г. опросу, наибольшие опасения в новом проекте у людей вызывают именно слова «лазер» и «микроволны».
