Солнечные перспективы для энергетики

Человечество не так давно научилось использовать солнечную энергию напрямую, но перспективы гелиоэнергетики огромны. Юг Казахстан один из мировых лидеров по количеству солнечных часов (СЧ) в год – 2220-3000.

В текущем году на планете будут введены в эксплуатацию солнечные электростанции (СЭС) общей мощностью 351 гигаватт (ГВт), годовой прирост составил рекордные 53,4%.

Мир вышел на панель

Согласно данным аналитиков ООН, в этом году глобальный рынок гелиоэнергетики вырастет также минимум на 50%. Бурный рост отрасли связан в первую очередь с "отложенным спросом" прошлых лет из-за пандемии короновируса, нарушением многолетних производственных цепочек, в частности, из-за дефицита поликремния, главного материала для создания солнечных элементов (СлП).

При этом классические кремниевые элементы уже практически достигли потолка своего коэффициента полезного действия (КПД) в 20%. Но недавно появилась очень позитивная новость: КПД солнечных батарей может возрасти вдвое благодаря новым нанотехнологиям.

Шведским ученым из Лундского университета удалось разработать крохотные антенны из нанопроволоки, сделанной из трех разных композитных материалов - сплавов индия, мышьяка, галлия и фосфора. Фишка в том, что каждый из них поглощает лишь определённую часть солнечного спектра света, поэтому суммарный КПД повышается до 47%. Пока этот материал будет испытываться в космосе, но при широким его применении он произведёт революцию.

Дальнейшее повышение КПД панелей – главный резерв развития гелиоэнергетики. Второй путь – создание собственных накопителей энергии (СНЭ). Поэтому с прошлого года в Казахстане аукционные торги по отбору ВИЭ проводятся с учетом оснащения их СНЭ.

Согласно данным аналитического центра TrendForce, Азиатско-Тихоокеанский регион (АТР) активней всех начнет закупать солнечные панели или даже производить собственные. АТР в этом году добудет из энергии солнца 202,5 ​​ГВт электричества, дале идет Европа - 68,6 ГВт, Америка - 64,6 ГВт.

Кладовые нефти - Ближний Восток и Африка – решили не манкировать солнцем, их суммарный вклад - 14,9 ГВт .

Крупнейший проект в этой сфере - Bhadla Solar Park, расположенный в индийском штате Раджастхан. Мега СЭС запущена в марте 2020 года, его стоимость $1,3 млрд. Картина для фантастического фильма - целых 10 миллионов солнечных панелей, размещённых на почти 6 тыс. гектарах, генерируют установленную мощность 2,25 ГВт.

Выбор места не случаен: Раджастхан это просто преисподняя ада - от 46 до 48 градусов по Цельсию, местность абсолютна непригодна для проживания людей. Зато прекрасно подходит для солнечных батарей, а акте тарантулов и ящериц - 5,72 кВтч / м² / день.

Общий потенциал гелиоэнергетики Индии оценивается в колоссальные 142 ГВт. Для сравнения в этом году все СЭС мира произведут 351 ГВт. Но пока доля угля в производстве электроэнергии в Индии составляет 70%, так что использование ВИЭ для страны с огромными проблемами в экологии, собинное, в крупнейших городах, особенно актуально.

Коптить или светить?

В Казахстане угольные электростанции, как и в Индии, производят почти 70% электричества и попутно огромное количество вредных выбросов. И очень скоро производимая в нашей стране продукция станет неконкурентоспособной в том же Евросоюзе, где вводятся специальные экологические пошлины на импорт. Так что развитие «зеленой» энергетики в РК, несмотря на все наши богатейшие недра, это суровая необходимость, а не блажь, как думают иные критики.

В настоящее время доля ВИЭ в энергобалансе РК составляет всего 4.5%, но поставлена амбициозная задача довести этот показатель до 15% к 2030-му и 50% – к 2050-му – это общемировой уровень

В нашей стране с солнечной радиацией, как и с ураном, нет проблем, особенно на юге - 2200 - 3000 солнечных часов в год. К примеру, Кызылорда имеет 2936 часов солнечного света ежегодно, а Шымкент - 2892 часа. Эти два региона могут полностью решить проблему дефицита электроэнергию в южном Казахстане за счет создания СЭС.

Для сравнения, в Китае – 2500 солнечных часов, а в Германии и Великобритании – менее 1000 в год. Но вот парадокс – именно в пасмурной Германии в 2022 году фотовольтаика выросла на 19,5%. Это объясняется прежде всего ростом установки новых солнечных батарей (+13%). Да и погода была неожиданно солнечной. В прошлом году вклад фотовольтаики достиг 10,4% в общем энергобалансе ФРГ, практически догнав долю природного газа, который сильно подорожал в разы благодаря шантажу Кремля. Как пишет DW, так был развенчан миф о том, что в "северной" стране у гелиоэнергетики мало перспектив.

В Казахстане на аукционных торгах ВИЭ в 2022 г с учетом новых требований отобраны проекты СЭС общей мощностью 40 МВт.

Международные финансовые институты готовы поддерживать « зеленые» проекты, так, Азиатский банк реконструкции (АБР) совместно с ЕБРР профинансировал два крупных проекта строительства СЭС на юге РК.

Так, СЭС M-KAT - крупнейший проект АБР в области солнечной энергетики в ЦА, который способен выдавать 178 гигаватт (ГВт) в год. Его реализовал «Total Eren Services Kazakhstan».

Главная фишка проекта - использование одноосевых трекерных систем, которые меняют угол наклона панели вслед за движением солнца, и это повышает КПД батарей на 25%.

СЭС «Байконур Солар» стоимостью 23 миллиарда тенге построен всего за 7,5 месяцев благодаря АБР, для которого это первый проект с долгосрочным финансированием в местной валюте в ЦА. И что тоже хорошо, её построили исключительно отечественные специалисты.

На 150 га станции установлены 14 инверторных подстанций Sungrow и около 150 тыс. фотомодулей от ведущего мирового производителя Jinko Solar (КНР). Станция обещает выдавать ежегодно 73 млн кВтч «зеленого» электричества, и этого достаточно для покрытия дефицита энергии в Кызылорде и в прилегающих районах.

Если говорить об экологической стороне проекта, то вырабатываемая СЭС чистая энергия эквивалентна сокращению выбросов углекислого газа, главного виновника парников го эффекта на планете, на 40 000 тонн ежегодно.

Другая станция - «Жалагаш» мощностью 28 МВт расположена в Жалагашском районе, Кызылординской области. Благодаря ему снабжаются окрестные села, и это также сокращение выбросов на 45,4 тысяч тонн в год.

Напомним, транспортировка электроэнергии на дальние расстояния всегда приводит к большой потере ее мощности, кроме того, это и колоссальные затраты на проведение линий электропередач и подстанций. Как известно, основная часть электроэнергии выработается на севере страны, прежде всего в Павлодарской области, где расположены основные запасы легко добываемого угля. А главный потребитель электроэнергии – юг.

Такая растянутая на тысячи км логистика приводит к сильному удорожанию электричества, что влечёт за собой мультипликативный эффект подорожания товаров и услуг.

Поэтому для южных регионов страны, как и для отдаленных регионов и сел, наиболее рентабельным вариантом энергоснабжения является применение ВЭС (ветровых электростанций) и СЭС.

Особенно это касается солнечных панелей, которые, в отличие от ВЭС, можно устанавливать практически любой мощности и в любом доме или квартире.