Под солнцем Китая

Согласно данным портала PV Tech, который информирует о проектах солнечной энергетики в мире, КНР производит 90% поликремния, 99% пластин, 91% элементов Сrystalline Silicon (c-Si) — кристаллические формы кремния, а также 85% модулей c-Si.

Несмотря на стремление стран Европы, Индии и США наладить собственное производство солнечных панелей, их глобальная зависимость от китайских устройств не ослабевает.

По данным министерства промышленности и информационных технологий Китая, опубликованным в начале июня 2024 года, работа национальной фотоэлектрической промышленности с января по апрель 2024 года в целом поддерживала высокий уровень.

Согласно информации, содержащейся в объявлении спецификации для фотоэлектрической промышленности, объем национального экспорта фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния за этот период достиг 83,8 ГВт, увеличившись на 20% в годовом исчислении, а общий объем экспорта фотоэлектрической продукции достиг $12,7 миллиарда.

Что касается производства поликремния для солнечной индустрии, то с января по апрель 2024 года объем его производства в стране достиг 700 тыс. тонн.

В сегменте кремниевых пластин с января по апрель 2024 года объем национального производства Китая достиг 320 ГВт, а объем экспорта — 26,3 ГВт.

В сегменте аккумуляторных батарей объем производства кристаллических кремниевых аккумуляторов в стране с января по апрель составил 240 ГВт.

В сегменте комплектующих национальное производство компонентов из кристаллического кремния в этот период составило 196 ГВт, увеличившись на 52,9% в годовом исчислении.

Установленная мощность солнечной энергетики Китая

Национальное управление энергетики КНР (NEA) опубликовало статистическую информацию об итогах развития электроэнергетики в 2023 году. Общая установленная мощность электроэнергетики Поднебесной увеличилась за год на 13,9% и составила по его итогам 2920 ГВт. Рост мощностей электроэнергетики в Китае в прошлом году был в основном обеспечен за счет солнечной и ветровой генерации.

Особенно впечатляющим оказался рост солнечной энергетики. Согласно данным NEA, в 2023 году мощность солнечных электростанций (СЭС) в стране увеличилась на 55,2%, достигнув 216,88 ГВт. Для сравнения, во всем мире в 2023 году было установлено более 350 ГВт мощностей.

Установленная мощность солнечной энергетики Китая в 2023 году составила 609,49 ГВт, то есть 21% всей установленной мощности китайской энергосистемы. Все это часть амбициозной программы, направленной на достижение полной углеродной нейтральности КНР к 2060 году.

Прирост мощностей за год примерно соответствовал тому, сколько страна ввела мощностей за предыдущие четыре года. Для сравнения: в 2019 году в Китае было введено в эксплуатацию 30,1 ГВт мощности. Только за 2023 год Китай запустил в эксплуатацию больше мощностей солнечной энергетики, чем США за всю историю.

Согласно информации, опубликованной Электроэнергетическим советом Китая (China Electricity Council, CEC), страна не собирается останавливаться на достигнутом. Установленная мощность солнечной энергетики КНР в 2024 году достигнет 780 ГВт, ветроэнергетики — 530 ГВт. Солнечная и ветровая энергетика в нынешнем 2024 году превысят угольную по установленной мощности.

По данным NEA

И солнце, и уголь

Не секрет, что энергетическая инфраструктура Китая сильно зависит от угля. Почему так происходит? Уголь является главным средством удешевления производства, что, в свою очередь, позволило Поднебесной совершить экономический прорыв. Однако за это люди платят здоровьем.

Переход на солнечную энергетику вызван состоянием загрязнённого воздуха в стране. Ежегодно от смога в Китае умирает до 1,5 млн человек, а это 17% от всех смертей в Поднебесной, сообщил портал hi-tech.mail.ru.

Одновременно растет и заболеваемость раком легких, причем среди всех возрастных категорий граждан — страдают и дети.

Правительство Китая намерено постепенно отказываться от твердокаменного топлива в пользу солнечной и ветроэлектрогенерации. К 2025 году в КНР хотят добиться 51% доли угля в энергетике, увеличив производство электричества за счет неископаемых источников до 25%.

Это выглядит правдоподобно, отмечают отраслевые эксперты. Еще в 2009 году озвучивались планы по переводу энергетики на возобновляемые источники — до 15% к 2020 году. В реальности уже в 2020 году Китаю удалось добиться значения в 15,9%, что даже больше запланированного.

Конкурентоспособность ВИЭ по отношению к угольным ТЭС и активное их развитие явно указывают, что Китай стремительно движется к цели отказа от углеводородов. Полностью исключить их участие в энергогенерации с учетом развития технологий — дело непростое и, скорее всего, невозможное, отмечают отраслевые эксперты.

Однако и углеродная нейтральность к 2050 году, когда все выбросы парниковых газов перестанут быть критичными и губительными для природы, воодушевляет не меньше. Как минимум, это позволит снизить темпы нагрева Земли.

Мировой лидер по экспорту солнечных элементов

Согласно данным исследовательской компании Info-link, в 2023 году Китай экспортировал 208 ГВт солнечных модулей, что на 34% больше, чем в 2022 году (154,8 ГВт). Страны Европы в 2023 году, как, впрочем, и в 2022 году, стали крупнейшими покупателями этой продукции. За прошедший год европейцы импортировали из Китая в общей сложности 101,5 ГВт солнечных модулей, что почти на 17% больше по сравнению с 86,6 ГВт в 2022 году.

Квартальные объемы поставок составили 29,5 ГВт в первом квартале, 32,9 ГВт — во втором, 22,9 ГВт — в третьем и 16,1 ГВт — в четвертом квартале. Годовой объем европейского импорта из Китая почти в два раза превышает мощности солнечных электростанций, введенных в строй на европейском континенте в 2023 году. Затоваренность рынка привела к снижению закупок в четвертом квартале, отмечают отраслевые эксперты.

В конце 2023 года в структуре европейского импорта доминировали модули TOPCon, которые в последнее время становятся наиболее популярной технологией, выигрывая в эффективности у PERC, отмечают отраслевые эксперты. Солнечные элементы TOPCon представляют собой усовершенствованную и более эффективную технологию по сравнению с солнечными элементами PERC/PERT, имеющими похожую структуру.

В текущем году спотовая цена FOB модуля TOPCon в Европе составила $0,11–0,13 за Вт. FOB (от англ, free on board — свободно на борту судна) — в международной торговле означает такую цену, когда продавец несет лишь часть расходов по транспортировке и страхованию, а именно — только до момента доставки товара на борт судна. Такие низкие цены по $0,11–0,13 за Вт делают солнечную энергию чрезвычайно конкурентоспособной.

Азиатско-Тихоокеанский регион импортировал из Китая в общей сложности 53,9 ГВт солнечных модулей, что примерно на 71% больше по сравнению с объемом поставок за 2022 год (31,5 ГВт). В том числе Индия купила 14,5 ГВт.

По данным NEA

Крупнейшая в мире СЭС

Крупнейшую в мире солнечную электростанцию Китай запустил 3 июня 2024 года. Она находится на северо-западе Синьцзян-Уйгурского автономного района, неподалеку от города Урумчи. Проект, в который вложено 15,45 млрд юаней (187 млрд руб.), реализует государственная компания China Green Electricity Investment of Tianjin.

Площадь электростанции Midong составляет 133,5 кв. км, а мощность — 3,5 ГВт. Она состоит из более чем 5,26 млн монокристаллических двухсторонних солнечных панелей, которые используют двойное стекло. Дополнительно для работы комплекса установлено 1,23 млн опорных свай, свыше 208 км линий электропередачи, а также возведено пять подстанций.

Солнечная электростанция Midong сможет производить 6,09 млрд кВт·ч ежегодно. Такого количества хватит, чтобы обеспечить энергией в течение года Папуа — Новую Гвинею, в которой проживают почти 9 млн человек, или Люксембург.

Солнечная электростанция Midong на протяжении года также может обеспечивать электричеством 2,44 млн домохозяйств. Электричества СЭС достаточно для работы 2,03 млн электромобилей в течение года, при условии, что каждый электромобиль потребляет 3 тыс. кВт·ч ежегодно.

Солнечная электростанция Midong в настоящее время считается самой крупной в мире. Два крупнейших действующих солнечных парка, как сообщил портал elec.ru, также расположены в Китае, мощностью 3 тыс. МВт каждый. Один из них — Ningxia Tenggeli, построенный Longyuan Power Group, а другой — солнечный парк Golmud Wutumeiren, построенный China Lufa Qinghai New Energy.

До того времени как были построены эти объекты, титул крупнейшей носила индийская СЭС Bhadla общей мощностью 2,45 ГВт, лишь немного ей уступал солнечный парк мощностью 2,2 ГВт. Объект, расположенный в китайской провинции Цинхай, построен государственной коммунальной компанией Huanghe Hydropower Development в 2020 году.

План Китая

Новая солнечная ферма Midong стала частью проекта по созданию большого комплекса, генерирующего ветровую и солнечную энергию. Власти Китая планируют достичь пика выбросов углекислого газа к 2030 году. Правительство взяло на себя обязательство построить 1 200 ГВт мощностей возобновляемой энергетики к 2030 году и уверенно движется к этой цели.

Реализация проекта является частью масштабного плана КНР по созданию генерирующих мощностей для производства возобновляемой энергии. Этот план предполагает установку 455 ГВт мощностей солнечных и ветровых электростанций.

Основное внимание уделяется размещению новых станций генерации в малонаселенных, но богатых ресурсами регионах, с передачей избытков энергии в крупные городские центры на восточном побережье страны.

Солнечные станции создаются в отдалённых пустынных районах, откуда энергия передаётся в центральные и восточные прибрежные мегаполисы, что подразумевает создание сверхсовременных линий электропередач со сниженными потерями.

Кроме того, Китай объявил о начале строительства фотоэлектрической станции мощностью 4,6 ГВт, которая вновь может претендовать на звание крупнейшей в мире. Проект стоимостью 21 млрд юаней ($ 2,9 млрд) планируется реализовать в два этапа: 2,6 ГВт на первом этапе и 2 ГВт на втором. Ожидается, что электростанция, строительство которой продлится 24 месяца, будет производить 6,67 ТВт·ч электроэнергии в год.

КНР построит гигантскую солнечную ферму

Государственная энергетическая компания China Three Gorges Renewables Group также построит на севере Китая гигантский энергетический объект общей мощностью 16 ГВт, стоимостью $10,99 миллиарда. Его ядром станет солнечная электростанция рекордной мощностью 8 ГВт. Энергетический комплекс также будет включать 4 ГВт ветровой энергии, систему батарей на 5 ГВт·ч хранения энергии и 4 ГВт энергии, получаемой от сжигания угля (для закрытия дисбалансов в нагрузке), сообщил портал хайтек+.

Компания China Three Gorges сообщила, что мощность огромной интегрированной энергетической площадки будет направляться в кластер Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй на севере Китая по линии электропередачи сверхвысокого напряжения. Реализация проекта начнется в сентябре 2024 года и, как ожидается, будет запущена в эксплуатацию к июню 2027 года.

По плану, возобновляемые источники энергии смогут производить до 40 млрд кВт⋅ч электрической энергии. Первый этап строительства предполагает создание объек­тов солнечной энергии (выработка и хранение).

Чтобы максимально снизить выбросы углекислого газа и смога в атмосферу, правительство КНР намерено к 2030 году вывести мощности ВИЭ в общей сложности до отметки в 1200 ГВт. Как сообщила компания China Three Gorges, сейчас она намерена запустить 22 ВИЭ-проекта, которые смогут производить 20 ГВт электроэнергии. Стоимость всего проекта обойдется в 100 млрд юаней, или $14,5 миллиарда.

Почему в пустыне?

Солнечная ферма мощностью 8 ГВт будет расположена на пустынном плато Кузупчи (Кубуци) в Ордосе, в регионе Внутренняя Монголия на севере Китая, примерно в 300 км от Пекина, говорится в заявлении компании. Это седьмая по величине пустыня страны площадью 16,1 тыс. кв. километров.

На вопрос почему этот объект построят в пустыне, китайские учёные отвечают, что пустыня дает избыток света и тепла. Благодаря конвертации этих видов энергии в электрическую, Поднебесная сможет активно развивать экономику в пустынных регионах. Тем самым государство сделает пригодными для проживания данные территории.

Одновременно с этим Китай существенно снизит выбросы парниковых газов, смога — очистит воздух. Сейчас это представляет весьма серьезную проблему для КНР. Только одна солнечно-ветряная электростанция в Кузупчи (Кубуци) позволит избежать выбросов около 3,2 млн т углекислого газа и предотвратить поднятие в воздух более 700 тыс. т песчаной пыли, которая является настоящей головной болью для Пекина.

Из-за торговых войн проект получили китайские операторы

Застраивание пустыни Кузупчи (сопредельный район с Забайкальским краем России) началось давно. Изначально планировалось, что крупнейшую в мире солнечную электростанцию для КНР построит американская компания First Solar. Однако из-за проблем с национальной программой субсидирования проект откладывался. Затем Китай вошел в фазу противостояния с США, так называемую торговую войну, и проект отдали отечественным операторам Elion Group и China Three Gorges Corporation.

В пустынных районах проживает крайне мало людей, но именно благодаря солнечным электростанциям властям удастся ускорить их озеленение. Для примера, недавно одна из четырех больших пустынь Му-Ус перестала считаться таковой, так как ее удалось озеленить более чем на 93%, а это 42,2 тыс. кв. километров. Это не только решило проблему с песчаными бурями в близлежащих городах, но и позволило региону перейти на новый уровень развития.

Значимый регион в мировой солнечной индустрии

Малонаселенный Синьцзян богат солнечными и ветро­выми ресурсами, поэтому он стал центром создания крупных энергетических объектов, которые направляют большую часть своей энергии на расстояния к густонаселенному восточному побережью Китая.

Синьцзян является значимым регионом в мировой солнечной индустрии не только благодаря крупным солнечным и ветровым фермам, но и благодаря производству полисиликона — важного сырья для выпуска солнечных панелей. Солнечные электростанции поддерживают экономику Китая и позволяют рационально использовать не имеющую других выгод территорию пустыни.

Первая космическая СЭС

До 2025 года Китай планирует запустить космическую солнечную станцию. Накапливаемая ею энергия будет передаваться на Землю при помощи микроволнового или лазерного луча.

Как сообщает портал naked-science.ru, Китайская академия космических технологий работает над созданием орбитальной электростанции, которая будет собирать солнечную энергию в космосе и передавать ее на Землю. Станция сможет накапливать солнечную энергию, даже когда на Земле установится облачная погода или даже ночью, ведь ее фотоэлектрическая батарея будет парить вне зоны досягаемости земной погоды.

Планируется, что станция расположится на высоте 36 тыс. км над Землей и будет вращаться по орбите вокруг нее.

Стремление государства к получению чистой энергии в очередной раз показывает, что Пекин намерен и дальше развивать технологии возобновляемой энергии, а также утвердить свое место среди мировых лидеров в космосе, отмечают отраслевые эксперты.

Для парящей электростанции проблема заключается в способе передачи полученной энергии из космоса на Землю. Для решения этой проблемы учёные, работающие над проектом, исследуют новые направления.

Сейчас необходимо решить ещё одну задачу, которая состоит в том, чтобы батареи в космосе накапливали солнечную энергию, а затем передавали электричество в установку на Земле при помощи микроволнового или лазерного луча. Из этой установки электричество впоследствии может быть использовано так же, как если бы оно было получено традиционными, земными способами.

Если запуск пройдет успешно, и передающий энергию луч будет работать как следует, то ученые из Китая намереваются испытать и запустить более крупные и мощные установки в течение 2050-х годов.

Также изучается возможность применения роботов и технологии трехмерной печати для постройки станции в космосе, чтобы избежать пуска тяжелой структуры с Земли. Ученые отмечают, что им еще предстоит изучить возможное влияние микроволнового излучения с космической электростанции на атмосферу и экологию планеты.

Помимо отправки на Землю чистой энергии, полученной с помощью солнца, электростанция могла бы обеспечивать энергией миссии в космосе — при условии, что луч будет достаточно точным, чтобы попадать по их аппаратам.

Процесс замещения угля неоднозначный

В Китае возобновляемые источники энергии по показателю установленной мощности уже в этом году сравняются с угольной генерацией, однако по показателю выработки электроэнергии солнечная энергия сравнится с угольной не ранее 2030 года, отмечают отраслевые эксперты из Китая. При равных мощностях доля солнца и ветра в выработке электроэнергии в настоящее время составляет 15%, если сравнивать с 60% угольной генерации.

Возобновляемая энергетика относится к категории неуправляемых источников энергии и поэтому нуждается в стабилизации. Это означает, что уголь и ВИЭ в китайском контексте ещё долго будут существовать совместно.

При переходе к балансировке неравномерности работы ВИЭ, по оценке МЭА, уровень загрузки угольных станций в Китае будет снижаться, с 53% в настоящее время, до 35–40% в 2030 году, что приведет к снижению выбросов СО₂ угольной генерацией.

Солнечная энергетика выгодна

Возобновляемые источники энергии — это нестабильный вид получения электричества. Именно поэтому еще ни одна страна в мире полностью не перешла на ВИЭ, все также распределяя энергосектор между электростанциями, работающими на различных видах ископаемого топлива (газ, мазут, уголь, уран) и гидро­электростанциями.

Тем не менее доля «зеленой» энергетики упорно растет, а китайские эксперты еще в 2021 году опубликовали в журнале PNAS статью о том, что солнечные электростанции могут конкурировать с угольными. Имеется в виду по стоимости 1 кВт⋅ч. Авторы статьи отмечали, что Китай является весьма благополучным местом для дальнейшего развития ВИЭ. По их мнению, к 2050 году Поднебесная сможет обеспечить до 50% всех нужд в электричестве за счет возобновляемых источников энергии.

За 7 лет с 2011 года по 2018 год стоимость 1 кВт солнечной электроэнергии подешевела в Китае на 63% и продолжила снижаться. Единственным сдерживающим фактором для развития солнечной энергетики для КНР является неравномерность размещения населения. Большая часть жителей находится на юго-востоке страны, а СЭС выгоднее размещать на северо-западе. Это создает новую проблему, связанную с доставкой электричества от станций к потребителям.