Солнечная энергетика в Украине и в мире – куда движется

Солнечная энергетика в Украине и мире
Солнечная энергетика в Украине и в мире – куда движется

Всего за 10 лет – с 2010 по 2019 год – солнечная энергетика в Украине превратилась из экзотического увлечения нескольких богатых бизнесменов в бурно развивающуюся экономическую отрасль с совокупной выработкой 1,8 ГВт электроэнергии в год. По мировым меркам это пока немного. Но от 30% до 40% роста ежегодной генерации обещает вывести Украину к 2030-2035 году в число стран, покрывающих до четверти необходимой потребности в энергии за счет альтернативных источников.

Солнечная энергетика в Европе в целом к тому времени может выйти на уровень 60%, к 2050 году в наиболее развитых странах (Германия, Франция, Великобритания) – на 85%, а автотранспорт на двигателях внутреннего сгорания на территории ЕС будет полностью запрещен. В этой статье мы попробуем всесторонне оценить самые различные аспекты данной отрасли мирового рынка – наиболее перспективные регионы размещения СЭС, тенденции увеличения КПД панелей и применения для этого новых материалов, а также достоинства и недостатки технологий производства, функционирования и утилизации гелиооборудования.

Перспективы развития солнечной энергетики в Украине

В нашей стране толчок к массовой установке как промышленных, так и частных СЭС дал протекционистский закон 2015 года о покупке государством излишков выработанной фотоэлектрическими станциями солнечной энергии. Зафиксированные в евро ставки вплоть до 2030 года составили (в пересчете на гривну по текущему курсу):

  • до 01.01.2020 – 5,3268 грн./кВт*ч;
  • до 01.01.2025 – 4,7878 грн./кВт*ч;
  • до 01.01.2030 – 4,2646 грн./кВт*ч.

Очевидно, что при нынешних (и при этом ежегодно растущих в среднем на 20%) тарифах НКРЕ в 1,69 грн./кВт*ч, трехкратная разница в цене сделала установку гибридных и особенно сетевых станций чрезвычайно выгодной.

В результате рынок солнечной энергетики в Украине даже на уровне частных домохозяйств увеличился с 2015 года в 200 раз, или на 20 000% (с 40 до 8100 СЭС) и стал самым стремительно растущим солнечным рынком в мире, поскольку «зеленые тарифы» в Европе и остальном странах Запада значительно ниже.

Быстро выросла генерация и промышленных станций, только за 5 месяцев 2019 года составив суммарно 630 мВт (одна только СЭС в Днепропетровской области на 290МВт стала крупнейшей в Украине и третьей по величине в Европе). В данном случае инвестиции в солнечную энергетику в Украине принесли китайские бизнесмены, а также компания ДТЭК Рината Ахметова.

Благодаря появлению новых технологий, сделавших возможным производство эффективных тонкопленочных панелей на базе редкоземельных элементов, в стране появились официальные представители фирм, специализирующихся на выпуске тонкопленочной продукции. Крупнейшим из них следует назвать мирового лидера FIRST SOLAR, чьи гибридные панели на базе теллурида кадмия (CdTe) реализует отечественная компания Green Tech Trade. Эта продукция последнего, шестого поколения, достигает КПД в 18%, и по объему годовой выработки на 20% превосходит любые кремниевые аналоги за счет возможности извлекать энергию не только из ультрафиолетовой, но и инфракрасной части спектра.

Проекты солнечной энергетике в Украине

Пока самыми крупными проектами в нашей энергетической отрасли стали только что введенная в строй СЭС от China Machinery EC и ДТЭК на 290 МВт и станция в Виннице на 220МВт. Однако в 2019 и в 2020 годах планируется ввод в эксплуатацию еще не менее 15 промышленных гелиостанций. Суммарная мощность их должна достигнуть 730-750 МВт, а EPC-контракторами обязуются выступить такие известные операторы, как:

  1. KNESS.
  2. Rener.
  3. Техноуд.
  4. Рентехно.
  5. ТР-инжиниринг.
  6. Helios Strategia и некоторые другие.

Если все их планы будут осуществлены, то новости солнечной энергетики Украины в первой половине 2020-х годов вполне могут пополниться сообщениями о возведении в стране первых ТОП станций мощностью от 500 МВт и выше. В настоящий момент таковых в мире насчитывается всего 7, и ни одна из них не расположена в Европе или России.

Параллельно с этим будет расти и объем генерации частных СЭС. Основные причины этого – постоянное удешевление себестоимости единицы выработанной энергии на единицу предустановленной мощности фотоэлектрических панелей (без учета расходов на вспомогательное оборудование, монтаж и услуги по оформлению разрешительных документов). Сейчас история падения цен на генерацию панелями 1 кВт электроэнергии выглядит следующим образом (по годам, с предварительным прогнозом на ближайшее будущее):

  • 1956 г. — $3500;
  • 1980 г. — $900;
  • 2004 г. — $8,0;
  • 2019 г. — $0,3;
  • 2023 г. ≈ $0,1.

Приведенные цифры означают, что не позднее 2023 года себестоимость «солнечного киловатта» как минимум сравняется, а, скорее всего, окажется даже ниже тарифов НКРЕ на электроэнергию из традиционных источников. И использование частной СЭС станет экономнее оплаты получения энергии из сети даже при условии отмены «зеленого тарифа». Так что перспективы солнечной энергетики в Украине можно считать вполне радужными.

Солнечная энергетика в мире

Ситуация с использованием энергии Солнца в мире также движется вперед быстрыми темпами. Особенно это заметно в наиболее передовых в техническом отношении странах. Помимо классического применения гелиопанелей для обеспечения потребностей в электричестве частных домохозяйств, в США, Японии, Китае, Германии и Франции не только монтируют гибкие и тонкие модули в кровельные покрытия домов, но и находят им иное применение.

  1. Дороги. Сверхпрочные, вырабатывающие энергию покрытия, укладывают вместо бетона и асфальта. В силу технологических особенностей, такое покрытие со встроенными диодами обеспечивает освещение трассы в темноте, не позволяет накапливаться на нем снегу, заряжает прямо на ходу электромобили и не требует даже мелкого текущего ремонта на протяжении 25 лет. К сожалению, ввиду высокой стоимости (около $130 на квадратный метр) счет протяженности подобных трасс пока идет на считанные десятки километров.
  2. Космос. В задачи солнечной энергетики давно входит обеспечение энергией космических станций и спутников на стационарных орбитах. Преимущество использования батарей в космосе состоит в том, что они способны вырабатывать энергию круглосуточно (поскольку в космическом пространстве нет «ночи»). Кроме того, в далекие космические путешествия небольшие аппараты можно отправлять с помощью «солнечных парусов», чья незначительная тяга полностью компенсируется практически вечной работоспособностью.
  3. Транспорт. Будущее солнечной энергетики в транспортной сфере началось уже сейчас. Энергию, полученную от солнечных батарей и накопленную в литиевых аккумуляторах, благодаря Илону Маску стали массово внедрять в своих новых моделях электромобилей все крупнейшие автогиганты мира – от Тойоты и Фольксвагена до Мерседеса и БМВ. Выживет ли в конкуренции с ними Тесла – сказать трудно. Однако все автомобили на ДВС в ближайшем будущем ждут очень тяжелые времена. Наконец, именно солнечную энергию от гибких долгоживущих фотоэлектрических батарей собираются использовать на дронах и вездеходах, которые будут бороздить просторы Луны и Марса в самом ближайшем будущем. А с 2022 года в небо должны подняться первые серийные электрические самолеты с солнечными панелями на крыльях.
  4. Жилищное строительство. Здесь выпуск готовых решений «солнечных крыш» для стандартных загородных домов налажен уже сейчас. Однако из последних новостей рынка солнечной энергетики известен еще один интересный факт. В самой ближайшей перспективе – прежде всего Китай и Индия – намерены начать строить огромные дома-фермы с очень тонкими, прозрачными, площадью в сотни и даже тысячи квадратных метров солнечными панелями. Представляя собой очень прочные и полностью прозрачные органические пленки толщиной всего в 1-2 мм, они компенсируют малый КПД большой площадью рабочей поверхности.

Почему солнечная энергетика так актуальна?

Несмотря на явные успехи в развитии альтернативной энергетики, у нее остается немало недоброжелателей. Связано это как с отсутствием знаний о положительном влиянии использования СЭС на состояние окружающей среды, так и с эффективной работой с представителями СМИ нефтяного и газового лобби. Такая политика и доставляет главные проблемы солнечной энергетике, никак не связанные с исключительно техническими сложностями.

На практике же переход на получение энергии из возобновляемых источников не имеет альтернативы, поскольку загрязнение окружающей среды и глобальное потепление климата представляет собой гораздо более серьезную проблему, чем может показаться на первый взгляд.

Солнечная энергетика — плюсы и минусы

Актуальность перехода с угля, нефти и газа на неисчерпаемое солнечное излучение очевидна, поскольку может удовлетворить не только экологические, но и в самой ближайшей перспективе энергетические устремления человечества.

На сегодняшний день мы потребляем менее 0,01% потока электромагнитного излучения, падающего на земную поверхность. И интенсивность этого потока сохранится на протяжении еще нескольких миллиардов лет. При этом, по мере совершенствования современных технологий и открытии новых сочетаний полупроводниковых материалов, рост солнечной энергетики не только не увеличивает, но даже уменьшает объемы выбросов в атмосферу канцерогенных веществ, образующихся в процессе заводского производства. А в случае нахождения способов замены неорганических материалов для изготовления батарей на органические, проблема утилизации отработавших свой срок службы модулей – главный минус солнечной энергетики – просто исчезнет.

В то же время ископаемые ресурсы, при нынешних темпах их использования, закончатся уже к концу этого столетия. А постоянно растущие темпы их сжигания грозят не только ростом количества углекислого газа и канцерогенов в атмосфере, но и усилением парникового эффекта. Полное отсутствие выбросов вредных веществ – главный плюс фотоэлектрических батарей. Кроме того, если ограниченные ресурсы нефти и газа не позволяют кардинально увеличить их потребление, то в отношении солнечной энергии картина обратная.

Где распространена солнечная энергетика?

При прочих равных условиях и технических характеристиках, максимальная выработка панелей фиксируется в регионах, где выше среднегодовая солнечная инсоляция и высота солнца на небосводе. Поэтому, решая задачи солнечной энергетики, крупнейшие СЭС строят:

  • в местах с максимальным количеством солнечных дней в году;
  • как можно ближе к экватору;
  • в не населенных местностях, где существует возможность наращивания общей мощности за счет включения в систему новых панелей (пустыни Мексики, Аравии, Африки, центрального Китая и т.д.);
  • в идеале – на крупных и уже не используемых водных пространствах (например, старых затопленных горных выработках или шахтах), поскольку вода играет роль постоянного охладителя и тем самым повышает процент выработки.

Уже сегодня на планете функционируют три крупнейших СЭС мощностью более 1 ТВт у каждой. К 2025 году их число должно достигнуть восьми.

Также ведущую роль в будущем солнечной энергетики будут играть солнечные панели на базе не традиционного кремния, а более эффективных в плане захвата излучения материалов. Одним из самых многообещающих считается теллурид кадмия – в Украине тонкопленочные панели на его основе от американского гранда «First Solar» реализует компания Green Tech Trade.