Солнечная энергия никогда не была такой дешёвой и эффективной, как сегодня. Аналитики прогнозируют дальнейший рост этого сектора мировой энергетики. Сможет ли солнечная генерация играть заметную роль в российском климате — разбираемся вместе с «Роснано».
Солнце в мире
Солнечная энергия становится всё популярнее. По данным аналитиков Ember, за первое полугодие 2020 года глобальная солнечная генерация выросла на 19%. Агентство энергетической информации прогнозирует, что в США производство электричества из возобновляемых источников увеличится на 20% в этом году и ещё на 22% — в следующем. Главным драйвером роста станет ввод в эксплуатацию новых мощностей солнечной генерации. А причина быстрого роста популярности этого источника энергии — в низкой стоимости. По оценке Всемирного экономического форума, введение в эксплуатацию солнечных станций обходится дешевле, чем работающих на угле или газе, из-за чего от угля отказываются всё охотней в пользу «солнца». К примеру, в Китае доля угля упала на 7%, а ветряной и солнечной энергии — выросла на 6%.
На 90% за 10 лет сократилась стоимость солнечных батарей
Аналитики Международного энергетического агентства в недавнем докладе назвали солнечную генерацию «самым дешёвым способом производства электроэнергии в истории».
Солнечная Россия
В России доля солнечной энергетики в структуре генерирующих мощностей пока остаётся скромной — всего 0,55% от общей выработки электричества. Но ситуация быстро меняется. Российские солнечные электростанции в 2019 году выработали 1,3 млрд кВт•ч электроэнергии — почти на 70% больше, чем годом ранее. Наибольшую долю в балансе энергосистемы солнечные станции занимают на юге страны, где на них приходится 2,77% установленной мощности.
Производство современных солнечных панелей — сложный наукоёмкий процесс. Сегодня такую продукцию выпускают всего 15 стран — примерно столько же способны самостоятельно запускать ракеты в космос.
Группа компаний «Хевел» — единственный в России производитель, выпускающий как ячейки и модули солнечных батарей, так и промышленные солнечные электростанции. Суммарная мощность построенных «Хевел» электростанций составляет 719,5 мегаватт — больше, чем, например, Иркутская ГЭС. На долю «Хевел» приходится больше половины солнечных генерирующих мощностей в стране — всего их в России более 1,3 тыс. мегаватт.
719,5 мегаватт — суммарная мощность электростанций «Хевел».
>1,3 тыс. мегаватт солнечных генерирующих мощностей в России.
Завод, который «Хевел» построил в Чувашии, может выпускать 350 мегаватт солнечных модулей в год. Там компания внедрила российскую разработку — солнечные модули, произведённые по технологии так называемого гетероструктурного перехода. Они эффективно работают в пасмурную погоду, а также при температурах от -40 °С до +85°С. Средний КПД российских модулей составляет 23,5% — то есть почти четверть попадающего на ячейку солнечного света превращается в электроэнергию. Это очень высокий показатель: в мире пока не больше пяти компаний, способных производить такие модули.
Мощности крупнейших солнечных электростанций в России достаточно, чтобы обеспечивать энергией небольшие города. К примеру, электроэнергии, вырабатываемой Фунтовской СЭС, хватает более 30 тыс. домохозяйств в Астраханской области. Кроме того, годовая выработка этой станции позволяет избегать 58 тыс. тонн выбросов углекислого газа и экономить 33 млн кубометров природного газа.
30 тыс.
домохозяйств обеспечивает электроэнергией Фунтовская СЭС.
33 млн
кубометров природного газа в год экономит солнечная электростанция.
58 тыс.
тонн выбросов углекислого газа не попадут в атмосферу благодаря работе солнечной станции.
Хотя уровень инсоляции позволяет развивать солнечную энергетику практически на всей территории России, есть регионы, где это особенно оправданно. Наибольшим солнечным потенциалом обладают Приморье, Забайкалье, южные области Сибири и Европейской части России. Парадоксально, но в нашей стране солнца не меньше, чем во многих европейских странах. Например, в Ростовской области или на Дальнем Востоке солнечные станции способны выдавать 1,3 тыс. киловатт-час на 1 киловатт установленной мощности в год — это сопоставимо с Испанией и Францией.
При этом на удалённых территориях солнечная генерация жизненно необходима для надёжного обеспечения электричеством. Сегодня за энергоснабжение в изолированных районах Сибири и Дальнего Востока отвечают преимущественно дизельные электростанции — это дорого и неудобно. Решением станет строительство современных гибридных установок — они снизят потребление топлива, сократив время работы дизельных генераторов за счёт интеграции в единую систему с солнечными модулями.
Компания «Хевел» первой в России начала устанавливать автономные гибридные энергоустановки в удалённых районах. Пилотным проектом стала электростанция в селе Менза Забайкальского края — она работает с 2017 года. В 2019 году дали ток автономные гибридные станции в селах Мугур-Аксы и Кызыл-Хая в Туве. На очереди — запуск гибридных установок в Якутии, которые построят «Роснано» совместно с УК «Энергосистемы».
Светлое будущее солнечной энергии
Перспективы солнечной энергетики в мире можно описать тремя словами: больше, дешевле, эффективнее. Так, объём мирового рынка солнечной энергетики достигнет $223,3 млрд к 2026 году, увеличиваясь ежегодно в среднем на 20,5%, прогнозируют аналитики ResearchAndMarkets.com.
Бурное развитие солнечной энергетики приведёт к падению цены электричества для потребителей. По плану правительства США, себестоимость солнечной электрогенерации сократится ещё на 50% к 2030 году.
Эффективность солнечной энергетики продолжит повышаться, а одно из перспективных направлений — это перовскиты, полупроводники с особой кристаллической структурой. Если сейчас средний КПД солнечных ячеек составляет 22%, то благодаря перовскитам он может превысить 27%. Исследования, которые помогут внедрить перовскиты в энергетику, ведутся и в России. Например, учёные МГУ улучшили метод сборки перовскитных солнечных батарей с помощью лазерной резки. Это может ещё сильнее снизить их себестоимость.
Ещё один тренд — размещение солнечных панелей не только на суше, но и на воде. В конце лета «Хевел» ввёл в эксплуатацию первую в России плавучую солнечную электростанцию — её построили на площадке Нижне-Бурейской ГЭС в Амурской области. Прогнозная годовая выработка составляет 53,5 тыс. кВт•ч. Преимущество плавучих станций в том, что они не занимают ценное место на земле, кроме того, они мобильны — модули можно быстро разобрать и переместить в другую часть водоёма.
По оценке Международного энергетического агентства, во всём мире солнечная генерация увеличится на 43% к 2040 году. Это позволит уменьшить объём выбросов парниковых газов и сократить негативные эффекты изменения климата на планете.
