Будущее нашей цивилизации - за солнечной энергетикой?

Включая дома лампочку, мы редко задумываемся о том, каким образом получено для нее электричество и что при этом пострадало. Конечно, на наш век энергоресурсов еще хватит. А дальше что? Уголь, нефть, газ (сырье для выработки электричества) иссякают. Атомные электростанции? Они опасны. ГЭС? Нельзя водохранилищами затопить все. Термальные, приливные и прочие станции дают мизер электричества. Ветрогенераторы? Они дорогие. Где выход?

У нас над головой огромные запасы энергии! Их только надо научиться грамотно взять. Речь о Солнце — ближайшей к нам звезде. По мнению ученых, Солнце будет светить еще пять миллиардов лет! Технически нет неразрешимых проблем с тем, как солнечный свет преобразовывать в электричество. Существует для этого несколько способов.

Наибольшее распространение получил способ, когда на поверхности земли устанавливают большие панели с фотоэлементами. При освещении их солнечным светом происходит «выработка» электричества. Более сложный способ — применение множества параболических зеркальных панелей, установленных вокруг башни, высотой до 250 метров. Лучи света от зеркал фокусируются на верхней части башни, нагревают там теплоноситель, перегретый пар подается в машинное отделение. Он вращает тепловой двигатель, а тот, в свою очередь, вращает генератор, производящий электричество.

Большой минус башенных солнечных станций — в их сложности, дороговизне (для управления гелиостатами требуется мощная электроника). Сами гелиостаты занимают немалую территорию. Например, для СЭС мощностью 100 МВт потребуется площадь в 200 гектаров. Для сравнения можно сказать, что для атомной станции на 1000 МВт нужно лишь 50 гектаров территории. Производство электричества с помощью панелей фотоэлементов тоже требует немалого выделения площади под них. Да и обычные фотоэлементы в панелях пока дорогие, хрупкие.

Но мы при этом забываем об одном очень существенном моменте. На планете 20 миллионов квадратных километров — пустыни. Если применять СЭС с эффективностью выработки электричества порядка 10 процентов, то достаточно использовать всего лишь один процент пустынь для того, чтобы только СЭС обеспечили нынешний показатель выработки на Земле электричества! Иными словами, все остальные виды электростанций становятся тогда «лишними» и их можно будет закрыть. Прогресс? Безусловно. Но все пока упирается в стоимость солнечного электричества. Обратимся на этот счет к простейшему бытовому примеру.

Предположим, мы решили сделать дачу автономной по электричеству. Для этого нам по самому «нищему» раскладу потребуется купить две солнечные панели (стоимость каждой в ценах 2014 года — 17500 рублей). Нужен еще контроллер заряда — 3400 рублей. Заряжаться будут от солнечных панелей два сравнительно мощных аккумулятора (стоимость каждого — 7000 рублей). И последний шаг — приобретение инвертора (он нужен для преобразования «аккумуляторного» электричества в переменное — стоит 6000 рублей). Итого надо выложить 58400 рублей. Стоит ли такая игра света?

Конечно, стоит! Все окупится со временем, поскольку тарифы на сетевое электричество растут. Промышленность уже выпускает бытовые автономные СЭС. Действуют они и в более мощном варианте. В частности, в Крыму не первый год работают довольно крупные СЭС. Самая первая из них имела мощность 5 МВт.

К сожалению, пока многое сдерживается из-за дороговизны оборудования для СЭС. Но проблема эта активно решается. В Калифорнии в 1996 году ввели в действие башенную СЭС «Solar Two» мощностью 10 МВт. Ее важная особенность в том, что солнечное тепло от зеркал долго сохраняется в расплавленной соли. Благодаря этому станция вырабатывает электричество круглосуточно, а не только днем! На основе проекта «Solar Two» в США будут строить СЭС мощностью до 200 МВт.

Еще один прорыв с солнечной энергетикой произошел, когда вместо плоских панелей с фотоэлементами американская компания «V3Solar» предложила конические вращающиеся фотоэлектрические устройства «V3 Spin Cellios». Они — настоящая революция в солнечной энергетике, так как занимают немного места по площади, но по сравнению с плоскими панелями дают в 20 раз больше (!) электричества по цене $ 0,08 за киловатт-час. Для сравнения можно сказать, что средняя стоимость электричества от обычных СЭС в США — $ 0,28 за киловатт-час.

Но на этом американские чудеса не кончаются. Ученые Калифорнийского технологического института разработали новый тип фотоэлементов в виде тонких микростержней, которые очень плотно помещаются на подложке. Это позволило значительно увеличить эффективность устройств с ними, так как солнечный свет на такие стержни попадает со всех сторон и они способны давать электричество даже при низкой освещенности. Кроме того, при новом способе изготовления солнечных панелей используется только один процент дорогостоящих полупроводниковых материалов по сравнению с обычными панелями. Не говорю уж о том, что использование микростержневых устройств возможно даже там, где световой день короткий. Не случайно в США (после всех новшеств) наметили довести ежегодный уровень выработки солнечной энергии до 7 ГВт.

А последнее чудо в солнечной энергетике — гибкие пластины дешевых фотоэлементов. При их сборке применяется клей. Пластины можно сворачивать в рулон. Это очень удобно. Но самый важный момент — в пять раз повышена долговечность изделий. А поскольку при создании СЭС применяется модульный тип, то ничто не мешает наращивать мощность простым увеличением количества пластин. Размещать их можно где угодно и как угодно.

Полагаю, будущее нашей цивилизации — за солнечной энергетикой. И как тут не вспомнить слова К. Циолковского о том, что мы — дети Солнца?