«Пусть всегда будет Солнце!»

Ученые считают, что 0,0125% генерируемого излучения Солнца обеспечит современные запросы мировой энергетики. По оценкам специалистов German Advisory Council on Global change, к 2100 году гелиоэнергетика станет доминирующим звеном среди существующих источников энергии.

Цена электричества солнечных электростанций ежегодно падает на 4%

Благодаря научно-техническому прогрессу гелиоэнергетика активно внедряется в экономику многих государств. По статистике цена сгенерированного от Солнца электричества падает каждый год на 4%. При таких тенденциях ожидается смещение мирового энергетического баланса в сторону ВИЭ, что не может не сказаться на развитии солнечной энергетики в России.

По данным Института энергетической стратегии, теоретический потенциал альтернативной энергетики в России составляет 2300 млрд т условного топлива. Уровень среднегодовой инсоляции в разных регионах РФ позволяет полноценно эксплуатировать солнечные электро­станции. Даже в областях с низкой солнечной активностью возможно снизить энергопотребление до 50%. Наибольшие перспективы развития принадлежат Крыму, Кавказу, Ставрополью, Дальнему Востоку.

Однако анализ рынка солнечной энергетики в России показывает, что страна не готова к быстрому переходу на ВИЭ. Из-за отсутствия государственной поддержки и низкого спроса производство фотоэлектрических модулей ограничено.

Спрос на солнечные панели возрастет, а стоимость их производства снизится

Установленная мощность солнечных электростанций в России, запущенных с 2014 года по 2022 год, по состоянию на 1 января 2023 года, по данным Российской ассоциации развития возобновляемой энергетики, составила 1788 МВт (70 объектов). Число проектов ежегодно растет, но отечественная отрасль пока значительно отстает в этом вопросе от лидеров по производству солнечной энергии. Например, мощность солнечных электро­станций Китая в начале 2023 года составила 393 ГВт, по данным Национального управления энергетики Китая National Energy Administration. Таким образом, по этому показателю мощность солнечных электростанций КНР в 220 раз превышает мощность российских.

В нашей стране принимаются меры для ускорения развития этого рынка: например, была увеличена поддержка солнечной энергетики за счет замены зеленых тарифов на регулируемые цены на электроэнергию. Ожидается, что спрос на солнечные панели возрастет, а стоимость их производства снизится.

Согласно плановым показателям установленной мощности солнечных электростанций по программе ДПМ ВИЭ, к 2025 году этот показатель в России должен составить 2,56 ГВт, таким образом, увеличившись на 0,78 ГВт по сравнению с нынешними 1,78 ГВт.

Первопроходец «Хевел»

За короткий промежуток времени трудно разработать свою собственную технологию, обеспечить ее промышленную эксплуатацию и привлекательность для инвесторов. В нашей стране это удалось. Так, например, компания «Хевел» в своём активе имеет — первый в России завод по производству солнечных модулей, первую солнечную электростанцию, разработку нормативной базы, технических регламентов и стандартов.

Компания «Хевел» основала первое производство солнечных модулей в России, разработала и запатентовала собственную технологию, на которой сейчас делаются солнечные модули. В 2013 году компания построила завод, и с 2016 года по 2017 год там начался выпуск продукции по российской технологии.

Производство «Хевел» ориентировано на внутренний рынок. Однако низкая конкурентоспособная себестоимость продукции начинается от 1 ГВт, сообщили в Ассоциации предприятий солнечной энергетики. Например, в Китае самый маленький завод, который только есть в этой стране по производству такого оборудования, выпускает продукцию, способную вырабатывать 1 ГВт электроэнергии.

Локализация производства оборудования для солнечной энергетики

Современные солнечные модули и ячейки не содержат тяжелых металлов или вредных примесей. В производстве используется кремниевая технология, а кремний — второй по распространенности элемент в земной коре, по сути, это песок.

Согласно результатам тестов, отработанные фотоэлектрические модули отнесены к наименее опасному типу отходов, к которому также относятся осколки керамики или яичная скорлупа.

Масштабного производства поликремния в России нет. Но обсуждается реализация нескольких проектов по его производству в нашей стране. Для снижения зависимости отечественной возобновляемой энергетики от импортного сырья и материалов сегодня строится собственное производство кремниевых пластин и солнечных ячеек. Например, в Черняховске (Калининградская область) компания «Юнигрин Энерджи» завершает строительство завода «ЭнКОР» по производству кремниевых пластин и ячеек для солнечных модулей — это будет один из крупнейших заводов за пределами Китая. Он будет производить 1,3 ГВт пластин монокремния в год.

Солнечные ячейки на новом заводе будут производиться по одной из самых перспективных технологий — гетероструктурной, разработанной российскими учеными. КПД такой солнечной ячейки достигает 24,5%, подчёркивают специалисты «Юнигрин Энерджи». Они также отмечают, что по эффективности продукция российских производителей уже входит в десятку мировых лидеров.

Кроме производства ячеек и модулей в «Юнигрин Энерджи» будут производиться пластины, инверторное оборудование. Планируется запустить производство стекла, кварцевых тиглей, мишеней, трекерных систем. Часть мощностей будет нацелена на производство фотоэлектрического оборудования, а инверторное и трекерное оборудование нужно непосредственно для строительства солнечных парков. В планах также локализация производства поликремния. В декабре 2022 года «Юнигрин Энерджи» реализовала проект солнечной электростанции на крыше штаб-квартиры «ЛУКОЙЛа».

«Юнигрин энерджи» рассчитывает приступить к строительству на территории Киргизии солнечной электростанции мощностью 300 МВт в 2023 году. Ожидается, что новая солнечная электростанция поможет республике частично покрыть дефицит электроэнергии, который в настоящее время составляет около 2 млрд КВтч/год. Компания уже вкладывает средства в строительство СЭС в Иссык-Кульской области Киргизии, в том числе в проведение предварительных работ и изыскания.

«Газпром нефть» увеличит производство солнечной электроэнергии

Омский НПЗ «Газпром нефти» начал работы по расширению действующей на предприятии солнечной электростанции с 1 МВт до 20 МВт. Об этом компания сообщила в июне.

Будущие мощности обеспечат «зеленой» энергией до 20% потребления предприятия. Развитие технологий низкоуглеродной энергетики продолжается на Омском НПЗ в рамках экологической модернизации с объемом инвестиций более 500 млрд рублей.

Действующая сейчас солнечная электростанция мощностью 1 МВт начала работу на Омском НПЗ (нефтеперерабатывающая промышленность) в 2019 году и стала первой станцией такого типа в регионе. Сейчас солнечная энергия обеспечивает электроснабжение всех административных зданий Омского НПЗ. Пилотная станция оснащена российским оборудованием различного типа, в том числе инновационными системами следования за солнцем и сбора отраженных лучей, и позволила определить оптимальные параметры для солнечной генерации.

Новая станция на 20 МВт разместится на площади 36 гектаров, сбор солнечной энергии обеспечат 49 тыс. фото­электрических панелей российского производства. Для бесперебойного электроснабжения производственных установок комплекс будет оснащен высоко­технологичной системой накопления энергии. Запуск станции запланирован на 2024 год.

Солнечные батареи без кремния — отечественные разработки

Сотрудники Забайкальского госуниверситета вместе с коллегами из национального исследовательского технологического университета МИСИС в текущем году начнут сборку солнечных батарей на основе элементов, содержащих редкий материал — перовскит (оксид титана кальция). Он позволяет использовать и преобразовывать солнечную энергию в электрическую без использования кремния. Об этом в конце июня сообщило региональное правительство.

Ученые лаборатории «Перспективных энергетических технологий», которая расположится в Чите, начнут реализацию проекта ближе к концу этого года, говорится в сообщении. Перспективность направления связана с количеством солнечных дней в Забайкалье — в среднем 277 дней в году.

Солнечные батареи без кремния планируют использовать в отдаленных районах Забайкальского края, где нет централизованного электроснабжения, а также в горнорудной промышленности. Работа ведется в рамках реализации программы «Приоритет 2030. Дальний Восток». По данным регионального Минэнерго, в регионе более 20 изолированных от объединенной энергосистемы населенных пунктов.

А ученые из Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН совместно с коллегами из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН и Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН разработали метод создания более эффективных солнечных батарей. Они синтезировали органические молекулы-антенны, присоединение которых к иридию многократно усилило поглощение света полученными металло­органическими соединениями по сравнению с их индивидуальными компонентами.

Совмещение газовой и солнечной энергии

Способ усовершенствования углеводородной энергетики за счет солнечной энергии предложили ученые Самарского государственного технического университета. По их словам, предложенная технология позволит снизить расход метана и сделает солнечную энергетику более рентабельной. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Hydrogen Energy. Предложенная технология позволит снизить потребление природного газа на газотурбинных установках на 30%, при этом увеличив эффективность использования солнечной энергии.

В предложенной схеме солнечная энергия используется для термохимической трансформации углеводородного топлива, объяснили ученые. Результатом такой трансформации является обогащенный водородом газ, который в свою очередь используется в качестве топлива.

Применяя в газовых турбинах обогащенный водородом газ, можно, с одной стороны, снизить потребление углеводородного топлива, с другой — увеличить эффективность использования низкопотенциальной солнечной энергии, считают изобретатели. Также это хороший шаг к снижению выбросов диоксида углерода при сохранении существующих мощностей.

Российский стандарт требований к солнечным электростанциям

В июне 2023 года федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии приняло стандарт, устанавливающий технические требования к солнечным электростанциям (СЭС) при их работе в составе Единой энергетической системы и технологически изолированных территориальных электроэнергетических систем.

ГОСТ Р 70 787–2023 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Возобновляемые источники энергии. Технические требования к фотоэлектрическим солнечным станциям» вводится в действие с 1 августа 2023 года.

Стандарт разработан «Хевел» — одним из ведущих участников индустрии возобновляемой энергетики в России. Положения нового стандарта распространяются на фотоэлектрические солнечные электростанции всех типов установленной мощностью 5 МВт и выше для вновь вводимых, реконструируемых или технически перевооружаемых солнечных электростанций.

Солнечная энергетика вместо вредных выбросов

Во время работы солнечных панелей не выделяются парниковые газы, которые влияют на изменение климата. Чем быстрее энергетика перейдёт на возобновляемые источники, например, на энергию солнца, тем меньше будет последствий, связанных с изменениями климата.

Климатическая повестка стала общемировым трендом. Планы по сокращению вредных выбросов и снижению вреда окружающей среде есть у всех стран с развитыми или быстро развивающимися экономиками: и в Азии, и Африке, и Латинской Америке.

Россия подтвердила все свои планы по декарбонизации и низкоуглеродному развитию, цель по достижению углеродной нейтральности к 2060 году, хотя есть предложения свернуть все эти программы.

В 2021 году Калининградская область стала пилотным регионом по отработке технологий низкоуглеродного развития и сокращения выбросов парниковых газов. Здесь строится предприятие по производству солнечных батарей «ЭнКОР», о котором уже говорилось. После его выхода на проектную мощность предприятие станет крупнейшим в Европе.

Шесть лет назад в Калининградской области был зарегистрирован первый в России случай продажи электроэнергии в сеть с собственной солнечной крыши. За 3 года до того, как начал разрабатываться закон о микрогенерации, учредитель компании «Битрикс» Сергей Рыжиков договорился со сбытовой компанией и стал передавать электроэнергию в сеть. Он заключил договор со сбытовой компанией и зарегистрировал свою солнечную подстанцию как генерацию, помимо личного потребления.

У бизнеса солнечные электростанции окупаются в 2 раза быстрее

Чем больше солнечная установка, тем быстрее она окупается. Поэтому сейчас у бизнеса СЭС окупаются в 2 раза быстрее, чем у физических лиц, сообщили в Ассоциации предприятий солнечной энергетики.

Для физических лиц не в самых солнечных регионах окупаемость составляет от 7 до 10 лет, притом, что срок службы солнечной электростанции составляет минимум 25 лет.

Солнечные электростанции для бизнеса — это второй по размерам сегмент, который есть на рынке солнечной генерации. Сейчас тариф малого и среднего бизнеса, получающего электроэнергию на среднем и низком напряжении, достигает
10–11 руб. за 1 кВт/ч в ряде регионов. При себестоимости выработки солнечных кВт/ч 4–5 руб., естественно, солнечные технологии становятся более конкурентоспособны, сообщили в «Ассоциации предприятий солнечной энергетики».

По данным Российской ассоциации развития возобновляемой энергетики

Бизнес в России активно ставит солнечные установки именно с целью снижения собственных расходов на электроснабжение своего предприятия. Это молочные заводы, небольшие производства, гостиничный бизнес, торговые сети, склады, логистические компании.

Участники рынка углубляют и масштабируют локализацию производства. Самое главное, что при таких объемах российская солнечная энергетика сможет практически полностью обеспечивать себя компонентами, считают эксперты Ассоциации развития возобновляемой энергетики.