Статьи

Довга дорога до Сонця: коли в світі закінчиться нафта

  1. Історія сонячної енергетики
  2. Чому за сонячною енергетикою майбутнє?
  3. Недоліки сонячної електроенергетики
  4. Які країни на передовій
  5. Росія в черзі за Сонцем
  6. Увага наукового співтовариства

Світ опинився на порозі ери сонячної енергетики. Виснаження запасів нафти, газу і вугілля дає потужний поштовх розвитку альтернативних джерел енергії. Одним з найбільш перспективних напрямків є сонячна енергетика. Очікується, що до 2050 року енергія, отримана на основі випромінювання Сонця, забезпечить 20-25% потреб людства в електриці і скоротить викиди вуглекислого газу на 6 млрд тонн щорічно. Крім того, за даними Світового Банку, мільярд чоловік знаходиться без доступу до електроенергії, і сонячна енергія дозволить це виправити. Разом з тим, на думку експертів, перехід на новий енергоуклад буде довгим і непростим.

Історія сонячної енергетики


Ідеї ​​використання енергії Сонця для отримання електрики з'явилися вже давно. Так, в 1941 році письменник Айзек Азімов в оповіданні «Логіка» описав космічну станцію, яка випромінює колосальні обсяги сонячної енергії за допомогою мікрохвильових імпульсів. Перша сонячна батарея на основі кремнію була створена 25 квітня 1954 роки трьома співробітниками всесвітньо відомої Лабораторії Белла Кельвіном Соулзером Фуллером, Деріл Чапін і Геральдом Пирсоном. Тоді вироблена їй електроенергія коштувала в 100 разів дорожче, ніж електроенергія зі звичайною ТЕЦ.

Через дорожнечу сонячна енергія спочатку застосовувалася в космічних дослідженнях. 17 березня 1958 року в США був запущений супутник з використанням сонячних батарей - Vanguard 1. Паралельно аналогічні дослідження велися і в СРСР. 15 травня 1958 року в Радянському Союзі запустили інноваційний супутник Супутник-3. Поступово дослідження в області сонячних батарей значно підвищили їх ККД. Якщо в середині 1950-х років він становив 6%, то в останнє десятиліття - 26%. Вартість за одноватний осередок сонячної батареї впала з 76 доларів до 30 центів. В наші дні сонячні фотоелементи використовуються повсюдно. Як джерело енергії вони застосовуються безпосередньо на сонячних електростанціях, в промисловості (авіапромисловість, автомобілебудування і т.п.), сільському господарстві, будівельній сфері (наприклад, еко-будинку), автономних системах освітлення та відеоспостереження, космічної галузі та в побуті. Сонячні батареї також знайшли широке застосування в медицині, портативній електроніці, для підзарядки електромобілів і т.д. Пильна увага на сонячну енергетику як альтернативу традиційної вуглеводневої весь світ звернув після нафтової кризи 1970-х років, який став першим енергетичною кризою і до сих пір вважається найбільшим.

«За даними Міжнародного енергетичного агентства, з урахуванням того, що за останні 10 років вартість перетворення сонячної енергії в електрику зменшилася в кілька разів (якщо раніше ціна за один ват досягала 2-4 долара, то сьогодні - 0,8 доларів) і виникає перспективи стягнення штрафів за екологічно шкідливі викиди традиційних енергетик, до 2050 року половина електроенергії в світі буде проводитися на солнцеенергетіческіх станціях », - заявив технічний директор Корпорації« Єдиний енергетичний комплекс », голова проекції науково-технічної колегії НП Науково-технічної ради Єдиної енергосистеми Росії Едуард Пермінов.

Фото: defense
Фото: defense.gov

Чому за сонячною енергетикою майбутнє?


Стрімке зростання глобальної економіки, зокрема підйом Китаю та Індії, пропорційно збільшує потребу в енергії. За прогнозами, до 2030 року показник виросте як мінімум на 50%. Паралельно виснажуються запаси вуглеводневої сировини - нафта, вугілля, сланець, природний газ є невідновних природним ресурсом, оскільки накопичувалися мільйони років. Все це змушує людство шукати нові джерела енергії. Одним з найбільш перспективних є енергія Сонця. Наша зірка - невичерпне, дешевий і екологічно безпечне джерело енергії.

За тиждень на Землю надходить так багато сонячної енергії, що вона перевищує енергію всіх світових запасів палива. Якщо подивитися в кількісному вираженні, то за одну годину Сонце дає Землі обсяг енергії, який світова економіка споживає за цілий рік. У такому режимі наша зірка пропрацює ще кілька мільярдів років, а значить, для людських потреб Сонце є практично необмеженим джерелом енергії. Також вигода полягає в тому, що сонячні батареї виготовляють з кремнію - часто зустрічається елемента (за поширеністю в земній корі кремній займає друге місце після кисню). Не дарма його називають «нафтою двадцять першого століття». 1 кг кремнію в фотоелектричної станції за 30 років виробляє стільки ж електрики, скільки 75 тонн нафти на ТЕЦ.

«Сьогодні в світі побудована сонячна електростанція потужністю в 800 мегават. Також приступили до будівництва СЕС потужністю 580 мегават. У Росії Саяно-Шушенська ГЕС виробляє 10 млн кіловат, тобто така сонячна станція - це десять Саяно-Шушенській », - продовжив експерт.

Недоліки сонячної електроенергетики


Незважаючи на колосальні очікування, які покладені на сонячну електроенергетику, багато дослідників звертають увагу і на неминучі витрати. У числі головних мінусів - необхідність використання великих площ для розміщення сонячних електростанцій і фотоелектричних установок, а також залежність від погодних умов і часу доби - відомо, що сонячна електростанція не працює вечорами і вночі, тоді так саме на цей час припадає пік електроспоживання. Скептично деякі відносяться і до екологічної складової. Так, фотоелементи містять отруйні речовини, в тому числі свинець, кадмій, галій, миш'як, плюс до всього виробництво чистого кремнію для фотобатарей є досить «брудним». Ще один мінус - висока волатильність. Для того щоб система сонячних електростанцій ефективно працювала, необхідна масштабна і дорога модернізації електромереж, а також створення резервних потужностей з традиційних енергоносіїв, які можна підключити вночі або в похмурі дні. У наш час головними факторами, що обмежують масове застосування сонячних батарей, є висока ціна виробництва, складність технології, а також високі вимоги до якості кремнію.

Фото: defense
Фото: defense.gov

Які країни на передовій


У березні цього року Міжнародне енергетичне агентство назвало ТОП-10 країн, які вийшли у світові лідери з виробництва сонячної енергії. До першої трійки увійшли Німеччина (38,250 мегават), Китай (28,330 мегават) і Японія (23,409 мегават). А ось США, незважаючи на наявність великих ресурсів, зайняли лише п'яту сходинку. Також в десятку увійшли Італія, Франція, Іспанія, Австралія, Бельгія і Південна Корея. Загальна сукупність сонячних електричних потужностей усього світу складає 177,003 мегават - цього вистачить, щоб забезпечити електрикою більше 29 млн будинків. На думку дослідників, після того як ніша привабливості сонячної енергетики заповниться в Європі, вектор виробництва і застосування сонячних фотоелементів зміститься в країни Азії.

«Передові позиції в сонячній енергетиці займає Китай. Потужність вітроустановок там - близько 130 тисяч гігават. По сонцю - близько 50-60 гігават. На другому місці стоїть Німеччина за сонцем, а за вітром - Америка, але вона в два рази відстає від КНР. Активно альтернативну енергетику розвивають Іран, Єгипет, Іспанія. Німеччина за інтенсивністю сонячного випромінювання порівнянна з Росією », - заявив Едуард Пермінов.

Росія в черзі за Сонцем


У Росії сонячна енергетика розвивається повільно, але вірно. За підрахунками, потенціал сонячної енергії, що надходить на територію РФ за три дні, перевищує енергію всього річного виробництва електроенергії в нашій країні. Загальна потужність сонячних електростанцій в країні в даний час складає близько 60 мегават. В рамках розвитку цієї галузі за підтримки держави розвивається відповідна інфраструктура. Так, на початку лютого 2016 року сонячна електростанція запрацювала в Читі, в грудні 2015 року - в Орську і Абакані. У жовтні того ж року в експлуатацію було введено відразу три СЕС в Якутії. У короткострокових планах передбачено реалізацію і інших проектів. На російській території найперспективнішими для розвитку сонячної енергетики є південно-західні (Калмикія, Ставропольський край, Ростовська область, Краснодарський край, Волгоградська область, Астраханська область і ін.) І південно-східні (Алтай, Примор'я, Читинська область, Бурятія і ін. ) регіони.

Разом з тим наздогнати Європою і Китаєм Росії неможливо через низку об'єктивних причин. Наприклад, потік сонячної енергії в середніх широтах в 1,5 рази менше, ніж в азіатських країнах. Також, на думку експертів, розвитку альтернативної енергетики в Росії заважає слабка технічна і правова база та недостатнє виробництво обладнання. Однак, незважаючи на перешкоди, країна продовжує слідувати курсом на розвиток сонячної енергетики. Так, уряд наприкінці травня прийняв пакет документів, покликаних стимулювати розвиток відновлюваної енергетики. Очікується, що до 2020 року загальна потужність сонячної енергетики в Росії збільшиться майже в 1000 разів, однак її частка в загальному енергобалансі країни залишиться несуттєвою. При всьому скептицизмі очевидно одне - питання розвитку альтернативної енергетики стає все гостріше - за підрахунками, при поточному рівні видобутку і споживання нафти в Росії вистачить на 25 років, природного газу - на 70 років.

«Але все одно у нас мало енергії, що виробляється сонцем. Якщо в Китаї і Німеччині ця частка - 10%, то у нас тільки 0,5%. У Росії питання полягає не тільки у фінансуванні. Повинні бути відповідні наукові структури, які б відстежували, розробляли і створювали нові технології. Ті ж фотоелектричні панелі - дуже складне виробництво », - підкреслив він.

Увага наукового співтовариства


Незважаючи на всі недоліки, сонячна енергетика в наші дні продовжує активно розвиватися, а промениста енергія - дешевшати, конкуруючи з вуглеводневим паливом. До цієї сфери прикута увага вчених з усього світу. Так, сьогодні, 25 липня, відкривається чергова міжнародна конференція по фотохимическому перетворенню і запасання сонячної енергії - з 1974 року захід проводиться один раз на два роки в провідних світових наукових центрах. В цьому році вперше форум приймає Росія. У Петербургу з'їхалися науковці з 40 країн. Вони обговорять можливість масового застосування сонячних батарей нового покоління, проблеми керованого фотосинтезу і отримання «сонячного палива» - водню.

джерело:   Офіційний сайт Роскосмосу   (автор не вказаний)
джерело: Офіційний сайт Роскосмосу (автор не вказаний)

«У застосовуваних зараз на землі і в космосі фотоелементів ККД становить 24%, але вже зараз зрозуміло, що нове покоління буде значно дешевше у виробництві. Тому якщо темпи досліджень збережуться, то вже через 5 років розробки знайдуть застосування в економіці », - цитує ТАСС голови оргкомітету форуму професор Санкт-Петербурзького державного університету Олексія Ємеліна.

Виробництво сонячної електроенергії в світі щорічно збільшується на 20-30% - рідко яка галузь може похвалитися такими темпами росту. Однак з урахуванням майбутнього, сонячна енергетика вимагає ще більш інтенсивного розвитку. Експерти сходяться в тому, що вона потребує об'ємних інвестиціях та інноваційні рішення.

Тетяна Бузятова

Новости

Электромонтажные работы
Электрическая сеть является одной из самых главных составляющих любого жилища. Без нее сегодня трудно представить нашу жизнь, будь то в загородном доме, офисе или квартире. С другой стороны, все мы настолько

Белое домашнее вино
Вопросом, как правильно крутить руль авто, должен быть озабочен каждый начинающий автомобилист. Именно первые уроки, которые получает автомобилист в процессе обучения являются самыми важными, определяющими

Объемные расходомеры
Собрав букет нужно его хорошенько оформить. Как красиво упаковать цветы для дорого вам человека покажут специалисты. Завернуть букет в гофрированную бумагу или другой подручный материал сразу преобразит