Сучасний розвиток світової економіки невід’ємно пов’язаний із зростанням темпів виробництва енергії. Це зумовлюється багатьма факторами: загальним збільшенням світового товаровиробництва, розвитком транспорту та телекомунікацій, розробкою віддалених родовищ корисних копалин, утилізацією відходів, ростом споживання енергії у побуті (опалення, освітлення, живлення побутової техніки), технічним переозброєнням армій тощо. Тому темпи зростання виробництва енергії перевищують нині темпи зростання населення Землі. Зараз перед енергетикою стоїть багато проблем, і найбільш гостра – проблема її джерел.
На сьогоднішній день 6 мільярдів чоловік на Землі споживають більше 12 мільярдів кВт енергії за рік. Ця енергія отримується за рахунок вугілля – 26 відсотків, нафти – 42, газу – 20, гідроенергії – 4, ядерної – 5, інших джерел – 3 відсотки. Тобто близько 90 відсотків енергії ми отримуємо за рахунок органічних видів палива – нафти, вугілля та газу. Ці джерела енергії ще називають невідновлюваними, бо швидкість їх нагромадження в надрах Землі набагато менша швидкості витрачання (приблизно у 106 разів).
Людству необхідно все більше й більше енергії, отримати яку за рахунок невідновлюваних джерел у недалекому майбутньому буде важко чи взагалі неможливо. Дійсно, за різними оцінками, розвіданого органічного палива вистачить на 30–50 років. Якщо врахувати так звані геологічні запаси, які будуть своєчасно розвідані, а експлуатація їх не затримується, то, з урахуванням все зростаючого рівня витрат енергії, органічного палива може вистачити ще років на 100–150. Причому тільки вугілля ще довгий час може зберігати своє місце в енергетичному балансі. Проте використання його супроводжується високим рівнем забруднення атмосфери Землі. Ядерна енергетика, яка на сьогодні має значно більше сировинних ресурсів, ніж органічне паливо, динамічно розвивалась у світі протягом останніх 20–30 років. Але сьогодні, на думку багатьох фахівців, вона вже не може вважатися перспективним видом енергії через високий ризик радіоактивного забруднення навколишнього середовища, що проявився в серії техногенних аварій та катастроф, особливо під час сумно відомої Чорнобильської катастрофи.
Тому у світі все більше звертають увагу на використання так званих відновлюваних джерел енергії – тепла Землі, енергії вітру, припливів та відпливів, біогазу, сонячного випромінювання тощо. Практично всі ці джерела енергії повністю зумовлені прямою дією Сонця. Серед зазначених джерел одним із найбільш перспективних є пряме перетворення сонячного випромінювання в електрику в напівпровідникових сонячних елементах.
Плюси та мінуси
Незважаючи на екологічну чистоту отримуваної енергії, самі фотоелементи містять отруйні речовини, наприклад, свинець, кадмій, галій, миш’як і т. і., а їх виробництво споживає масу інших небезпечних речовин. Сучасні фотоелементи мають обмежений термін служби (30–50 років), і масове їх застосування поставить у найближчий час складне питання їх утилізації.
Останнім часом починає активно розвиватися виробництво тонкоплівкових фотоелементів, у складі яких міститься лише 1 відсоток кремнію. Завдяки низькому вмісту кремнію тонкоплівкові фотоелементи дешевші у виробництві, але поки мають меншу ефективність.
У той же час, уже сьогодні існує декілька вагомих переваг використання такого виду енергії. Так, сонячна енергія широко використовується як для нагрівання води, так і для виробництва електроенергії, тепла.
Типова конструкція побутової сонячної системи опалення складається з сонячної панелі (або сонячного колектору) з теплообмінною рідиною, що проходить через нього, транспортуючи зібрану теплову енергію для корисного застосування, як правило, до гарячої води цистерни або домашніх радіаторів. Сонячні панелі розташовуються в місці з гарним рівнем освітлення протягом дня, найчастіше на даху будівлі. Насос штовхає теплообмінну рідину (часто щойно очищену воду) за допомогою панелі управління.
Сонячні колектори можуть застосовуватися для приготування їжі. Температура у фокусі колектора досягає 150 °С. Такі кухонні прилади можуть широко застосовуватися в країнах, що розвиваються. Вартість матеріалів, необхідних для виробництва “сонячної кухні”, складає $3 – $7.
У країнах, що розвиваються, для приготування їжі активно використовуються дрова. Традиційні вогнища для приготування їжі мають термічну ефективність біля 10 відсотків. Використання дров для приготування їжі приводить до масованої вирубки лісів.
Існують різні міжнародні програми розповсюдження сонячних кухонь. Наприклад, Фінляндія і Китай уклали угоду про постачання 19 000 сонячних кухонь в 31 село Китаю. Це дозволило скоротити викиди СО2 на 1,7 мільйона тонн.
Україна може реально заробляти на світовому світилі
Потенціал сонячної енергії в Україні є достатньо високим для широкого впровадження як фототеплоенергетичного, так і фотоелектроенергетичного обладнання практично на всій території.
Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що поступає на 1 квадратний метр поверхні, на території України знаходиться в межах: від 1070 кВт.год/кв.м у північній частині України до 1400 кВт.год/кв.м і вище на півдні України. Річний технічно-досяжний енергетичний потенціал сонячної енергії в Україні є еквівалентним 6 мільйонам тонн умовного палива, його використання дозволяє заощадити біля 5 мільярдів кубометрів природного газу.
В Україні є потужності виробництва з випуску понад 10 відсотків світових обсягів монокристалічного кремнію для фотоелектричних перетворювачів (одне з таких підприємств – Запорізький завод напівпровідників).
Наразі наша країна входить у першу п’ятірку держав світу (Україна, США, Японія, Німеччина, Китай), що володіють найпотужнішим науковим і виробничим потенціалом для створення й випуску необхідного обладнання та устаткування, здатного вийти на світовий ринок із тривалою експортною перспективою. Ми також маємо технології й досвід промислового отримання полікремнію – сировини для монокристалічного кремнію, попит на який у світі на сьогодні необмежений, а вартісні показники наближаються до 100 доларів США за 1 кілограм.
Щорічно в Україні виробляється фотоелектричних елементів загальною потужністю близько 150 МВт, які практично повністю ідуть на експорт – щорічні обсяги впровадження в Україні становлять лише біля 100 кВт.
Проблеми подальшого розвитку сонячної енергетики полягають в необхідності удосконалення існуючої техніки і технологій, у розробці нових матеріалів, у тому числі для автономних систем електропостачання, гарячого водопостачання та опалення для житлових та промислових будівель, які на даний час інтенсивно впроваджуються в усьому світі, вважають спеціалісти.
Сонце буде працювати на потреби запоріжців
З пропозицією реалізувати у Запоріжжі пілотний проект будівництва “сонячного даху” звернулися директор німецької компанії Manages Energy Group Фолькер Кнеппер та представник німецького енергетичного агентства “Дена” Габріела Айхнер.
Нагадаємо, Manages Energy Group уже працює над одним проектом в області – це будівництво геліоелектростанції у Приморську.
За словами Фолькера Кнеппера, компанія Manages Energy Group працює у багатьох напрямках – проектування та встановлення вітро-, фото- та геліоелектростанцій, а також “сонячних дахів”.
– Реалізація цього проекту не тільки дозволить знизити споживання електроенергії, але й створить позитивний імідж будинку, де встановлять “сонячний дах”. Це приверне увагу до області як до такої, що розвиває новітні технології, піклується про збереження навколишнього середовища. Також це буде поштовхом для розвитку цього напрямку енергозбереження на вашій території, – розповіла про переваги встановлення “сонячного даху” представник німецького енергетичного агентства “Дена” Габріела Айхнер.
За словами пані Айхнер, впровадження проекту “сонячного даху” складатиметься з двох етапів – технічного встановлення самих батарей та навчання технологіям фотоелектрики студентів, спеціалістів, роботи з громадськістю, співпраці з навчальними закладами регіону.
Фолькер Кнеппер поінформував про технічні особливості “сонячного даху”. Зокрема, його потужність складатиме 30 кВт.
– На даху площею 600 квадратних метрів встановлюються 120 фотоелектричних модулів. При цьому навантаження на дах не перевищуватиме 12 кілограмів на метр квадратний, – зазначив директор німецької компанії.
Наразі компанія розглядає варіанти будинків, які відповідають технічним характеристикам для розміщення фотоелектричних модулів.
Домашнє “сонце” стає все доступнішим
Падіння вартості сонячних панелей і підвищення вартості викопного палива можуть вже протягом десятиліття зробити масштабні установки конкурентоспроможними за ціною без підтримки держави.
Сонячні панелі дешевшають настільки стрімко, що до 2013 року їх ціна складе половину від тієї, що була у 2009 році.
Середня вартість одноразової установки сонячних фотогальванічних (PV) панелей вже впала з 2 доларів до 1,23 долара за одиницю генеруючої потужності. Ґрунтуючись на брокерських звітах і галузевому аналізі, спеціалісти прогнозують, що швидкість падіння збережеться і до 2013 року ціна може досягти позначки в 1 долар.
На даний час сонячні фотогальванічні панелі в Європі та Америці економічно виправдані для домовласників, малого бізнесу та інвесторів лише завдяки урядовим дотаціям, які видаються через тарифи на підключення.
Сергій Петренко
Комментарии:
нет комментариев