Перспективы солнечной энергетики в мире

Солнечная энергетика: положительные аспекты

Солнце — неиссякаемый источник энергии, который будет в распоряжении людей ещё очень долго — пока существует планета Земля. Солнечную энергиэю не надо добывать, как уголь. Процесс переработки тепла в электрический ток не наносит ущерба окружающей среде. Участие человека в процессе не требуется: достаточно оснастить станцию всем необходимым и запустить. Установка работает в автономном режиме.

Обслуживать станцию всё-таки нужно, потому что зеркала и другие поверхности, находящиеся на открытом воздухе, время от времени нужно мыть. Ресурс солнечных батарей при их интенсивном использовании не бесконечен, однако после их переработки получается сырьё, которое можно использовать повторно.

Интересное: Обслуживание солнечных батарей.

Методы вырабатывания электричества их солнца

Фотовольтарика

Фотовольтарический эффект обеспечивает преобразование солнечной энергии в электроток. В процессе участвует фотоэлемент. Когда на него попадают лучи солнца, энергия частиц света поглощается электронами. Они приходят в движение, и создаётся напряжение. По такому принципу действуют солнечные панели. Они устроены таким образом, что фотоэлементы повёрнуты в сторону солнца и в дневное время поглощают его свет.

Фотоэлектрический эффект.

Панели удобны в использовании, они изготавливаются разных размеров. Их не нужно защищать от перепадов температур и атмосферного воздействия. Устройства для преобразования солнечной энергии в электрический ток выпускают несколько компаний, одна из них — SistineSolar. Её продукция отличается тем, что имеет разные расцветки и текстуру. В этом панели превосходят традиционные, окрашенные в синий цвет. Они не только выполняют основную функцию, но и служат элементом оформления кровли.

Плавающая солнечная электростанция.

Фотовольтарика — перспективная технология, и эксперты считают. что через несколько десятков лет она будет обеспечивать около 20% от общемировой потребности в электричестве.

Гелиотермальная энергетика

Эффективность этой технологии немного ниже по сравнению с фотовольтарикой. Выработка энергии происходит так:

• сосуд с водой нагревается пол солнцем;
• жидкость превращается в пар;
• пар под высоким давлением подаётся на турбину;
• в процессе вращения вырабатывается электричество.

Гелиотермальная энергетика.

Таким образом, технология включает в себя несколько этапов. Тепловые электростанции действуют по подобному принципу: жидкость нагревается и превращается в пар, который приводит в действие турбину. Разница в том, что в тепловых электростанциях для нагрева жидкости сжигается уголь.Крупнейшая в мире гелиотермальная станция, вырабатывающая электрический ток из солнечных лучей, находится в пустыне Мохаве и называется Иванпа Солар. Это показательный пример эффективного применения технологии. Станция была запущена в 2014 году, и все эти годы работает только на солнечной энергии, исправно производя электричество. В конструкцию входят несколько башен. В них помещён большой котёл, наполненный водой. По окружности установлены зеркала. Солнечные лучи попадают на них, затем отражаются и поглощаются поверхностью котла. Вода внутри нагревается и превращается в пар. Зеркала установлены так, что они подвижны. Вращением управляет компьютер, поэтому поверхность всегда повёрнута в ту сторону, где находится солнце.

Мощность солнечной электростанции Иванпа Солар составляет 392 МВт. Примерно столько же электроэнергии вырабатывает средняя московская ТЭЦ.

Электростанция Ivanpah Solar Electric Generating System которая отныне будет носить статус крупнейшей в мире. Ее общая номинальная мощность составляет 392 МВт.

Ночью солнце не светит, однако работа гелиотермальной станции не прекращается, потому что днём используется не весь пар. Часть его отводится в специальные резервуары, а ночью расходуется. Таким образом, электрический ток вырабатывается равномерно.

Аэростатные электростанции

Станции этого типа нельзя назвать распространёнными, но кое-где они применяются. Конструктивно в аэростатную установку входят 4 элемента:

Аэростатные электростанции

Специальный шар — аэростат. Он висит в небе и поглощает лучи солнца. Внутри находится вода.Паропровод. Нагреваясь, вода превращается в пар, который по паропроводу поступает в турбину, приводя её в движение.

Турбина — основной элемент, вырабатывающий электроэнергию. Насос и конденсатор — когда пар выполняет свою задачу, он остывает и конденсируется. Насос поднимает воду обратно в аэростат. Так цикл повторяется бесконечно.

Аэростатные электростанции.

Солнечная энергетика становится более удобной в использовании из-за падения цен на батареи для дома

В связке с солнечными панелями часто используются батареи, которые аккумулируют электроэнергию в периоды её избытка и отдают её в моменты нехватки солнца. Ещё десять лет назад батареи были достаточно дорогими и позволяли аккумулировать более чем в 2 раза меньше электроэнергии (при прочих равных), чем сейчас. Высокая цена на батареи ограничивала спрос на солнечную энергетику: энергетические компании предпочитали использовать более надежное и стабильное сжигание газа, а жители США отказывались вкладываться в нерентабельное оборудование.  Но в последние годы цена на батареи снизилась: она упала с $1183 (КВт*ч) в 2010 г. до $156 (КВт*ч) в 2020 г. Это произошло за счёт эффекта масштаба: за последнее десятилетие производство крупных батарей выросло до уровня масс-маркета, что сильно понизило их стоимость. При этом ожидается, что в будущем их цена продолжит снижаться и достигнет $100 (КВт*ч) в течение трёх лет. Из-за удешевления батарей солнечная энергетика стала более доступной и удобной для людей. Раньше большая часть населения и энергетических компаний использовала солнечные панели без батарей или же отказывалась от солнечной энергетики. Сейчас же продажи батарей для солнечных панелей ежегодно растут на 30% в год, а учитывая прогнозируемое нами снижение их цены, в ближайшие годы этот темп роста сохранится. 

Рис. 3

Кому в принципе интересны солнечные панели в России?

Директор по операционной работе кластера энергоэффективных технологий Фонда «‎Сколково‎» Олег Перцовский и Антон Усачев, заместитель генерального директора ГК «‎Хевел», выделяют следующие группы:

• Крупные энергокомпании. Солнечные электростанции, приводит пример Усачев, установлены на нефтеперерабатывающем заводе «Газпром нефти» в Омске, а также на заводе по производству высоковольтных электродвигателей АО «‎РЭД» в Челябинске. Интерес к солнечной энергетике проявляют и крупные предприятия из отрасли по добыче и переработке полезных ископаемых. Например, станция мощностью 1 МВт была построена «‎Хевел‎» на производстве по добыче золота на Дальнем Востоке.
• Крупные промышленные предприятия-экспортеры. Для них применение ВИЭ, включая солнечную, поможет избежать дополнительных расходов в случае введения европейского углеродного налога.
• Малый и средний бизнес. В этом сегменте наиболее популярны установки на 10-15 кВт стоимостью 600-800 тысяч рублей.
• Физические лица. После того, как вступили в силу изменения в законе «‎Об электроэнергетике‎», они имеют право продавать в сеть излишки электроэнергии, выработанной принадлежащими им объектами микрогенерации, до 15кВт.

«‎Безусловно, первый сегмент доминирует, причем именно в части оптового рынка. Однако при введении углеродного налога и по мере совершенствования нормативной базы для розницы другие направления тоже имеют перспективы постепенного развития‎», — комментирует Олег Перцовский.

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

Зеленые и умные: четыре прорывных эко-квартала в городах Европы

Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.

«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO₂ в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.

Проблемы

Разработка и внедрение любого нового перспективного источника энергии сопряжены с серьезными проблемами. И признается, что использование космической солнечной энергии на Земле может быть особенно сложным ввиду принципиального отличия.
Основные проблемы воспринимаются как:

1. Несоответствие с традиционными энергетическими ресурсами.
2. Тот факт, что космическая мощь по своей сути глобальна и требует корпоративных моделей, которые дают каждому игроку подходящую долю и адекватные гарантии.
3. Возможность возникновения опасений по поводу надежности, безопасности и экологических последствий.
4. Необходимость получения больших ресурсов, выделяемых государством.
5. Преобладающий менталитет, который склонен рассматривать будущую энергетическую инфраструктуру как экстраполяцию нынешней.

Как бы ни были велики проблемы, важно развивать перспективы солнечной энергетики, чтобы они работали на благо всех народов Земли

Утверждается, что благоразумным было бы уделить серьезное внимание всем возможным вариантам и подготовиться к осуществлению нескольких из них. Хорошо известно, что нечто столь обширное, как глобальная солнечная энергетическая система, может изменяться медленно

На самом деле, требуется от 50 до 75 лет, чтобы один источник утратил доминирующее положение и был заменен другим. Даже если будет признано и согласовано, что необходим переход к другим источникам, переход к другим электрическим сетям будет медленным.

Временной горизонт для реализации перспективной космической солнечной энергетики составит не менее пары десятилетий. Текущая работа указывает на то, что демонстрация передачи энергии из космоса на Землю может произойти в начале следующего десятилетии, а первоначальная коммерческая поставка энергии-примерно через 20 лет. Очевидно, что для внесения значительного вклада в мировую энергетику потребуется значительно больше времени.

Проблему, связанную с этим несоответствием, можно решить двумя способами:

Во-первых, правительствам необходимо будет в значительной степени финансировать опытные работы (НИОКР), необходимые для доведения до зрелости соответствующих технологий. Правительства традиционно поддерживают усилия в области НИОКР в качестве стимула для перспективы солнечной энергетики. Примеры можно найти в развитии систем железнодорожного и воздушного транспорта, компьютеров, интернета.
Во-вторых, следует поощрять краткосрочное участие потребителей (электроэнергетических компаний и их поставщиков)

Это очень важно для этих потенциальных пользователей, чтобы быть в курсе прогресса, как технология созревает.

Глобальный охват перспективной солнечной энергетики будет представлять собой еще одну серьезную проблему с точки зрения соответствующих моделей предприятий, которые дают каждому игроку соответствующую долю и адекватные гарантии. Международное сотрудничество в области энергетики является обычным явлением, и действительно, энергетическая инфраструктура во всем мире очень взаимозависима. Приобретение, распределение и использование энергии, как правило, связаны с несколькими странами и разветвленными сетями, по которым протекают различные формы энергии. Аналогичным образом международное сотрудничество играет важную роль в крупных космических проектах, примером которых, безусловно, могут служить перспективы солнечной энергетики.

Короче говоря, есть несколько причин для международного сотрудничества. Наиболее убедительными являются:

1.  Потребность в увеличении поставок энергоносителей является глобальной потребностью.
2. Воздействие на окружающую среду нынешней энергетической практики вызывает озабоченность во всем мире.
3. Международная координация в области энергоснабжения является общей сегодня, и взаимозависимость будет только расти в будущем.
4. Необходимая технология широко распространена, и ни одна страна не обладает всеми возможностями.
5. Большие масштабы космической солнечной энергетики потребуют международного финансирования.

Достоинства перспективной космической солнечной энергетики:

1. Энергия доставляется в любую точку мира.
2. Нулевая стоимость топлива.
3. Нулевые выбросы CO2.
4. Минимальное долгосрочное воздействие на окружающую среду.
5. Солнечное излучение может быть более эффективно собрано в космосе.

Ущерб:

1. Затраты на запуск.
2. Капитальные затраты даже с учетом дешевых пусковых установок.
3. Потребуется сеть из сотен спутников.
4. Возможные опасности для здоровья.
5. Размер антенн и ректенн.
6. Геосинхронные спутники будут занимать большие участки пространства.
7. Помехи для спутников связи.

Сегодняшние перспективы солнечной энергетики

Вопросам усовершенствования механизма использования природной энергии уделяется много внимания современным человеком. Именно поэтому перспективы солнечной энергетики для будущего весьма высоки. Уже в ближайшие годы, по заверению специалистов, мир будет использовать природный ресурс в полной мере, обеспечивая для себя неиссякаемое получение энергоносителей.

Для мировой общественности развитие этой промышленной отрасли является приоритетным. Причин тому несколько. А именно:

• возможность использования природы для получения энергии;
• экологическая чистота получаемого продукта;
• относительная дешевизна;
• абсолютная безопасность для окружающей среды;
• минимальные затраты на оборудование (в сравнении с получаемым результатом).

Иными словами, энергия, получаемая из солнечных лучей, имеет для человечества в целом только положительные стороны. Современное развитие технических возможностей дает отличные перспективы – разрабатываемое оборудование способно преобразовывать солнечную энергию с минимальными затратами на работу.

Важно и то, что солнечные установки очень просты в эксплуатации. Они легко монтируются, их несложно ремонтировать и видоизменять, подстраивая под собственные нужды

Фотопреобразователи занимают немного места, их монтируют на крышах зданий. Кроме того, накапливать энергию они способны даже в непогоду.

Ученые пришли к выводу, что количество солнечного света, попадающего на земную поверхность всего за одну неделю, в сотни раз превышает энергию, возможную к получению от всех известных земных энергоносителей (газ, уголь, дерево). Это значит, что человек может всего за 7 дней получить столько энергии, сколько способны дать, например, несколько тонн угля.

Будущее за солнечной энергетикой

Такое утверждение делают международные специалисты. Учитывая возможности, которые дает рассеянный солнечный свет, сомневаться в верности такого мнения не приходится. Несложно убедиться в этом на простом примере.

Для получения одной тонны угля требуются колоссальные затраты, состоящие из времени, человеческого труда и использования специального оборудования. Несложно сосчитать, в какую сумму обходится стране каждая тонна твердотопливного материала.

Что происходит в случае с солнечной энергией? Требуется только однажды установить накопитель (батарею, комплекс, систему), и получение энергии происходит постоянно, без прямого участия человека. То есть, чтобы обогреть жилое помещение или получить бесперебойное электропитание, пользователю не приходится постоянно тратить время, силы и финансовые средства.

В мире будущее солнечной энергетики рассматривается как довольно радужное. И на то есть причины. За последние годы специалистам удалось существенно повысить качество «приемников» солнечной энергии и повысить их конверсию. Как результат, человеку доступны сверхмощные солнечные батареи, отличающиеся высокой надежностью и малыми габаритами.

Альтернативный источник получения энергоносителей позволит человечеству решить проблемы с сохранением окружающей среды. Не стоит забывать и об исчерпывающихся залежах других материалов: угля, газа, дерева. Солнечные лучи – настоящий друг человека.

Дешевые мощности, которые дались дорогой ценой

Как и прочие отрасли в Китае, производство солнечных панелей развивалось стремительными темпами. Очень быстро оно превратилось в целую индустрию, которая сама себя разрушала и создавала вновь. При этом маржинальность была крайне малой, а конкуренция — жестокой, и все игроки балансировали в одном шаге от падения.

Примерно в 2012 году мировой рынок был наводнен солнечными панелями, из-за чего цена резко упала, а положение SunTech было уязвимым. Компания уже находилась под сильным финансовым давлением, когда произошла катастрофа. Внутреннее расследование обнаружило, что предложение о поглощении было обеспечено поддельными гособлигациями Германии на €560 млн.

После этого Ши отстранили от должности CEO его собственной компании, а через год подошел срок погашения кредита в $541 млн. SunTech подала заявление о банкротстве.

Тем не менее, почетный профессор Университета Маккуори (Австралия) Джон Мэтьюз говорит, что эта компания помогла навсегда изменить как Китай, так и мир. Судьба распорядилась так, что стремление США сократить зависимость от нефти в конечном итоге было подхвачено Китаем, который смог сделать солнечную энергию очень дешевой.

Фото: Kampan / Shutterstock

«Китайский подход к возобновляемым источникам энергии полностью связан с энергетической безопасностью, — сказал Мэтьюз. — В масштабах, в которых страна создает новые отрасли промышленности, ей потребуется колоссальный импорт обычного ископаемого топлива, что сопряжено с экономическим ущербом. Обойти проблему поможет собственное энергетическое оборудование».

Сегодня Грин и Ши поддерживают связь. Оба работают над новыми проектами. Ши руководит новой компанией, в то время как 72-летний Грин ищет новые инновации для изучения.

Одна из них — штабелируемые солнечные элементы. Технология все еще на ранней стадии и остается нишевой. Основная идея в том, чтобы наложить материал на солнечный элемент, чтобы увеличить его выходную мощность.

«Мы думаем, что как только мы усовершенствуем подход, в мире будут производить модули с конверсией не в 22%, а в 40%, — отметил Грин. — Мы просто пытаемся найти новый элемент, который будет обладать всеми качествами кремния, и поможет увеличить его эффективность. Международное энергетическое агентство теперь говорит, что солнечные панели производят самую дешевую энергию, которую когда-либо видел мир. Но в будущем она станет еще доступнее. И это в корне изменит мир».

Передача солнечной энергии на Землю

Солнечная энергия со спутника передается на Землю с помощью микроволнового передатчика через космос и атмосферу и принимается на земле антенной, называемой ректенной. Ректенна –нелинейная антенна предназначенная для преобразования энергии поля падающей на неё волны.

Лазерная передача

Последние разработки предлагают использовать лазер с помощью недавно разработанных твердотельных лазеров, позволяющих эффективно передавать энергию. В течение нескольких лет может быть достигнут диапазон от 10% до 20% эффективности, но дальнейшие эксперименты все еще требуют учета возможных опасностей, которые это может вызвать для глаз.

СВЧ

По сравнению с лазерной передачей СВЧ-передача более развита, имеет более высокую эффективность до 85%. СВЧ лучи значительно ниже летальных уровней концентрации даже при длительном воздействии. Так микроволновая печь СВЧ с частотой 2.45 ГГц микроволновой волны с определенной защитой совершенно безвредна. Электрический ток, генерируемый фотоэлектрическими элементами, пропускается через магнетрон, который преобразует электрический ток в электромагнитные волны. Эта электромагнитная волна проходит через волновод, который формирует характеристики электромагнитной волны. Эффективность беспроводной передачи энергии зависит от многих параметров.
Для приема этих передаваемых волн на Земле устанавливаются ректенны. Это антенна, содержащая сетку диполей и диодов для поглощения микроволновой энергии от передатчика и преобразования ее в электрическую энергию. Микроволны принимаются с эффективностью около 85%, и 95% луча будет падать на ректенну, но ректенна составляет около 5 км в поперечнике. В настоящее время рассматриваются два различных типа – отражатель из проволочной сетки и ковер-самолет.

Солнечная энергетика в мире

По данным Европейской ассоциации солнечной энергетики SolarPower Europe, сегодня доля энергии солнца в выработке мировой электроэнергии составляет около 2,6%. А по установленным мощностям солнечных фотоэлектрических электростанций в 2019 году лидируют Китай, Япония, США и Германия, подсчитывает International Renewable Energy Agency (IRENA) в докладе ‎Renewable capacity statistics.

Антон Усачев, заместитель генерального директора ГК «‎Хевел», поясняет, что термином «‎солнечная энергетика» или «‎фотовольтаика‎» называют отрасль электроэнергетики или сегмент промышленности. Их основу составляют генерирующие мощности с использованием солнечной энергии и комплекс производств по выпуску оборудования для строительства генерации.

Существуют различные способы преобразования солнечной энергии.

• Наиболее распространённый из них — фотоэлектрический, в котором солнечная энергия преобразуется непосредственно в электрическую.
• Вторым по популярности направлением является концентраторная солнечная энергетика (CSP — concentrated solar power). В этом случае солнечная энергия преобразуется в тепловую, а та — в электрическую. Чаще всего таким образом нагревают жидкость, получают пар и направляют его на турбину с генератором, как на обычной тепловой электростанции.

Солнечная энергетика активно развивается во всех частях света: от Норвегии до Австралии. Причем, по данным SolarPower Europe, эта отрасль стала крупнейшим сектором мировой электроэнергетики по объемам ежегодно привлекаемых инвестиций и вводимых мощностей.

«‎В 2019 году прирост мощностей фотоэлектрической солнечной энергетики был в 2,5 раза выше, чем угольных и газовых вместе взятых‎», — цитирует ассоциацию Институт энергетики НИУ ВШЭ.

Важность разработки чистых источников энергии

Одной из основных проблем, стоящих перед планетой Земля является обеспечение адекватного снабжения чистой энергией.

Сейчас люди сталкиваются с тремя одновременными вызовами: рост населения, потребление ресурсов и деградация окружающей среды – все сходятся в вопросе устойчивого энергоснабжения. Широко распространено мнение о том, что наша нынешняя энергетическая практика не обеспечит все народы мира адекватным образом пригодной для жизни средой.

Таким образом, одной из главных задач нового столетия станет разработка устойчивых и экологически чистых источников энергии.

роли электричества

Одним из так называемых новых возобновляемых источников энергии, на которые почти наверняка будет оказана большая опора, являются перспективы солнечной энергетики.

Двузначные темпы роста рынка солнечных панелей сохранятся в ближайшие 3 года

По нашей оценке, высокий темп роста продаж солнечных панелей сохранится на уровне 17% на ближайшие 3 года из-за того, что:

• Солнечная энергия сейчас — один из наиболее дешевых источников энергии. Учитывая её текущую долю в общем производстве электроэнергии США (1%), у неё есть большой потенциал для роста.
• Одной из главных инициатив президента США Джо Байдена является поддержка возобновляемой энергетики, а также стремление к полному отказу от использования углеводородов на электростанциях к 2035. 
• Рост объёмов производства позволит ещё сильнее снизить стоимость солнечных панелей и батарей для них, что сделает их ещё более доступными.

Солнечная энергетика: развитие за рубежом

Компания Tesla предлагает ещё более прогрессивное решение. Её продукция представляет собой материал для покрытия кровли, способный преобразовывать лучи солнца в электроток. Продукт представляет собой черепицу с функционалом солнечных панелей. В каждое изделие встроены специальные модули. По внешнему виду и цвету черепица разная, так что можно выбрать ту, что будет сочетаться с другими элементами дома. Кровельный материал выпускается под названием Solar Roof, и производитель даёт на него бесконечную гарантию.

Солнечная энергетика повышает эффективность. Теперь для солнечной генерации применяют и двусторонние панели. Они поглощают прямые и отражённые лучи солнца, за счёт чего КПД повышается на 30%. На таких панелях работает станция, недавно построенная в Европе. Предполагается, что она будет производить 400 МВт*ч в год.

Ещё одна необычная установка построена в Китае. При мощности 40 МВт она не занимает места на суше, а для Китая это весомое преимущество. Плавучая станция располагается в водоёме. Она закрывает собой некоторую площадь воды, в результате снижается испаряемость. Высокая эффективность работы фотоэлементов достигается за счёт того, что они меньше нагреваются.

Восхождение «солнечного короля»

Благодаря этому появилась китайская солнечная промышленность. Ее основной движущей силой стал амбициозный физик по имени Чжэнгрон Ши.

Ши родился в 1963 году на острове Янчжун, получил степень магистра и приехал в Австралию за год до протестов на площади Тяньаньмэнь. В 1989 году он заметил рекламу исследовательской стипендии и уговорил Грина взять его в аспирантуру. Ши закончил диссертацию всего за два с половиной года — рекорд, который не побит и по сей день. К тому времени, когда он получил докторскую степень, он так впечатлил Грина, что остался в группе в качестве исследователя.

Университет стремился извлекать выгоду из передовой технологии и в 1995 году заключил партнерство с Pacific Power. Государственная коммунальная служба вложила $47 млн в новую компанию под названием Pacific Solar. В пригороде Сиднея Ботани-Бэй была создана фабрика, а Ши назначили заместителем директора по исследованиям и разработкам, где он быстро заработал репутацию за изобретательность и дотошность. Позднее Грин вспоминал, что фактически Чжэнгрон управлял компанией.

В ноябре 2000 года Ши получил заманчивое предложение. На обеде, состоявшемся у него дома, четыре чиновника из китайской провинции Цзянсу предложили 37-летнему исследователю и гражданину Австралии вернуться в Китай и построить там собственную фабрику. После некоторого размышления Ши согласился и поселился в небольшом городе Уси, где основал SunTech. Стартап получил $6 млн от муниципального правительства.

«Это было для них шоком, — рассказывал Ши. — Когда они увидели, что мы делаем солнечные батареи большей площади и высокой эффективности, они сказали: «Вау»». 

Несмотря на изумление, многие считали такие результаты преждевременными, считая, что для технологии еще не было рынка сбыта, а в стране она была малоизвестна.

Все изменилось, когда Германия приняла новые законы, поощряющие использование солнечной энергии. Быстро стало ясно, что существует огромный глобальный спрос, и мировые производители изо всех сил старались поддерживать предложение.

Консорциум, в который входили Actis Capital и Goldman Sachs, искал возможности для инвестиций и предложил Ши сделать компанию публичной. В 2005 году она вышла на Нью-Йоркскую фондовую биржу, привлекла $420 млн и мгновенно сделала Ши миллиардером. Через год его состояние оценивалось в $3 млрд, и он стал самым богатым человеком в Китае, получив прозвище «солнечный король».

После этого началось активное развитие солнечной промышленности Китая. Одна только SunTech увеличила свои мощности с 60 МВт до 500 МВт, а в 2009 году достигла 1 ГВт. Компания росла так быстро, что не успевала закупать стекло, поликремний и электронные системы, необходимые для изготовления панелей. Поэтому она была вынуждена инвестировать значительные средства в местные цепочки поставок.

Препятствия к развитию солнечной энергетики

Солнечная энергетика имеет свою специфику. Основная сложность заключается в том, что в отдельные периоды эффективность работы станции сильно снижается. Есть способы, обеспечивающие работу станций ночью, но они бессильны, когда солнца нет в течение нескольких дней. Если долго стоит пасмурная погода, выработка электричества прекращается. В условиях, когда от солнечной электростанции зависит целый город, это привело бы к катастрофе. Но эту проблему можно обойти, применяя основной и резервный источники энергии.

Вторая сложность — высокие расходы на строительство станций. В их конструкцию входят редкие и дорогие элементы. Не каждая страна может позволить себе потратить средства на строительство СЭС, когда есть более мощные АЭС и ТЭС. Кроме ТОО, чтобы разместить станцию, нужно много свободного пространства, причём в таком регионе, где уровень солнечного излучения достаточно высок.

Солнечная энергетика в России

В марте 2021 года в России заработал закон о микрогенерации, благодаря которому у компаний и частных лиц появилась возможность продавать энергию во внешнюю сеть. Это значит, что домохозяйства, а также малые и средние предприятия, владеющие объектами микрогенерации, смогут поставлять избыточную электроэнергию в сеть — например, днем, когда потребление электроэнергии домохозяйством является низким, а выработка от домашней микро-СЭС — высокой. При этом выдача генерирующей мощности в сеть будет ограничена 15 кВт.

Зеленая экономика

Солнечные панели как шаг к энергетической демократии

Но даже без этого темпы роста количества солнечных станций в России набирают обороты, особенно среди владельцев промышленных и коммерческих объектов. Во многих регионах РФ стоимость солнечной энергии уже ниже стоимости энергии из сети, а сроки окупаемости станций для предприятий снизились до пяти лет.

Татьяна Ланьшина, к.э.н., генеральный директор ассоциации «Цель номер семь», старший научный сотрудник РАНХиГС:

«Производство солнечной электроэнергии стало коммерчески целесообразным для многих небольших компаний, особенно в южных регионах страны. Малый и средний бизнес платит за электроэнергию больше всех — например, в Краснодарском крае тариф для МСП может достигать ₽11 за 1 кВт·ч. При этом стоимость производства электричества за счет энергии солнца в Краснодарском крае может составлять от ₽4,5 за 1 кВт·ч».

Самые крупные СЭС России — Старомарьевская СЭС в Ставропольском крае мощностью 100 МВт, Фунтовская СЭС мощностью 75 МВТ в Астраханской области, Самарская СЭС мощностью 75 МВт.

Как следует из недавно опубликованного исследования, перспективными регионами для развития солнечной энергетики могут стать Амурская область, Еврейская автономная область, Забайкальский край, Приморский край, Республика Алтай, Республика Бурятия, Республика Дагестан, Республика Тыва. В этих регионах солнечная генерация может обойтись менее чем в ₽4 за 1 кВт·ч. Интересно, что солнечных дней в некоторых городах Дальнего Востока, например, в Хабаровске, больше, чем в Сочи.

Как можно заработать на солнечной энергетике?

Антон Усачёв, заместитель генерального директора ГК «‎Хевел»

Производство солнечных модулей — процесс технологически сложный и дорогостоящий. Здесь достаточно высокий порог входа для физического лица или небольшой компании.

А вот сектор проектирования и строительства солнечных электростанций, а также других объектов ВИЭ, особенно небольшой мощности, сейчас активно развивается. Это направление открывает много перспектив для желающих заняться солнечной энергетикой.

1. В первую очередь речь идет о представителях малого и среднего бизнеса, частных предпринимателях, которые встраиваются в производственную цепочку солнечной электростанции. Это может быть обеспечение поставок, проектирование, производство отдельных элементов, таких как опорные конструкции для установки солнечных модулей, или, например, производство инверторов.
2. Ещё один вариант заработать на ВИЭ — финансовая поддержка фондов «‎зеленой‎» энергетики: акции, долгосрочные обязательства, облигации. Сейчас такие инвестиции активно набирают популярность в России. Каждый желающий может вложить свои средства и получить доход. Также таким способом вы можете поддержать экологически чистые компании.
3. И последний способ заработка — установка солнечной электростанции у себя на предприятии или дома. Это позволит получать доход за счет экономии на счетах за электроэнергию. Внутренняя норма доходности таких проектов составляет от 10% до 20% в зависимости от тарифа и региона.

Впрочем, если вы задумываетесь о более глобальном подходе, а именно — о строительстве солнечной электростанции, то сейчас благоприятное время — в России уже есть дефицит «‎зеленых мощностей», так как потребителей больше, чем производителей. В среднем, строительство объекта займет около шести месяцев.

Выводы

Нет никаких сомнений в том, что в ближайшие десятилетия энергоснабжение должно быть резко увеличено. Кроме того, представляется почти несомненным, что произойдет переход к возобновляемым источникам энергии и что перспективы солнечной энергетики огромны.

Утверждается, что для того, чтобы энергетическая система мира работала на благо всех своих народов и была достаточно устойчивой, необходимо иметь несколько вариантов развития в стремлении к расширению поставок.

Хотя вариант использования космической солнечной энергии в настоящее время может показаться футуристическим, он технологически осуществим и при соответствующих условиях может стать экономически жизнеспособным.

Наконец, следует подчеркнуть, что если мы не сумеем разработать устойчивые и чистые источники энергии и попытаемся прихрамывать, экстраполируя существующую практику, то результатом этого, скорее всего, будет срыв развития экономических возможностей для многих людей Земли и, почти наверняка, неблагоприятные изменения в окружающей среде планеты.