Глава нпп квант предсказал будущее солнечной энергетики
Цена солнечных батарей в мире падает, а применение солнечной энергии – растёт, и высокими темпами. Замечая за этими количественными трансформациями, мы рискуем пропустить что-то более серьёзное – качественный переход в распределении энергетических источников.
Полгода назад Сергей Плеханов, председатель совета директоров НПП «Квант» в интервью «Мембране» поведал о положении дел с фотовольтаикой в Российской Федерации и о возможностях её развития. Статья привела к заметному отклику читателей, исходя из этого мы решили продолжить, увеличить тему и приводим новый материал от главы «Кванта».
Имеется что-то более сильное, чем все войска на свете: это мысль, время которой пришло. (Виктор Гюго)
История переполнена неожиданными, на первый взгляд, катастрофическими событиями. Прекрасно было древним народам – у них были пророки. Они видели будущее, давали предупреждение об опасностях и ничего не потребовали от своих народов, не считая доверия. Сейчас делается ясно, что современные политики, эксперты и академики, дружно забранные, не приближаются к свойствам одного Иезекииля, не смотря на то, что требуют намного больше…
Отечественный мир начинается весьма скоро. Но мы с осторожностью относимся к попыткам осмыслить будущее, хотя бы на 30 лет вперёд. Нам это думается рискованной футурологией, не хорошей учёного. Не смотря на то, что, к примеру, большая часть из нас не забывает, что было 30 лет тому назад.
Возможно выделить простые закономерности, основываясь кроме того лишь на своем опыте. Но сумма несложных вещей уже создаёт (либо закрывает) «окно» тех либо иных возможностей, формирует тенденции.
Попытаемся отыскать в памяти мир 30-летней давности глазами среднего землянина:
— Существуют две сверхдержавы – СССР и США, многим они представляются несокрушимыми;
— Китай выбрался из руин «культурной революции» и в первый раз приблизился к тому, дабы накормить собственное население;
— 1 баррель нефти стоит 10-15 американских долларов, и её запасов должно хватить на 150-200 лет;
— Телефоны стационарны, а компьютер уже размещается на громадном столе;
— Возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) занимается кучка учёных-энтузиастов, а будущей базой энергетики человечества представляется ядерная энергия: сперва «мирный атом», а позже – неисчерпаемая и надёжная термоядерная энергия;
— Мощность всех солнечных преобразователей не превышает 4 МВт, а цена изготовления солнечного модуля превышает 15 долларов за 1 Вт в соизмеримых стоимостях;
— В терминах Кондратьевских циклов развития — расцвет индустриальной эры и самое начало процесса формирования постиндустриальной эры;
— О проблемах глобального потепления думают единицы учёных, более актуальной думается неприятность «озоновых дыр».
Что мы имеем на данный момент:
— СССР провалился сквозь землю, позиции Соеденых Штатов сильны, но не абсолютны, показался ЕС, Китай вырос в «третий центр силы»;
— 1 баррель нефти стоит 100-110 американских долларов, а запасов нефти по различным оценкам хватит на 30-70 лет;
— Более 7,5 ГВт солнечных преобразователей были установлены в 2009 г., в 2010 г. – 16,4 ГВт, а в 2011 г. – около 27,7 ГВт. Для сравнения, столько же вырабатывается на 10 ядерных станциях «Росэнергоатома» (установленная мощность 23,24 ГВт);
— Лишь за последние три года (2009-2011 гг) суммарная мощность установленных в мире солнечных станций утроилась (с 13,6 ГВт до 36,3 ГВт). В случае если же сказать обо всех ВИЭ (ветровая, солнечная, геотермальная и морская энергетика, малая гидроэнергетика и биоэнергетика), то установленная мощность электростанций в мире, применяющих ВИЭ, уже в 2010 г. превысила мощность всех АЭС и составила 388 ГВт.
Фавориты сменяются скоро. Лишь сравнительно не так давно наибольшей в мире солнечной электростанцией на базе фотовольтаики была канадская Sarnia с 97 мегаваттами установленной мощности, но в прошлом году её сместили с пьедестала украинский солнечный парк «Перово» на 100 МВт (снимки вверху) и китайский комплекс Huanghe Hydropower Golmud Solar Park на 200 МВт (кадр внизу) (фотографии Activ Solar, cctv.com).
— Средняя цена производства солнечного модуля сейчас опустилась ниже 1 американского доллара за ватт;
— Германия, япония и Бельгия отказываются от «мирного атома», а термоядерная энергия – так же, как и прежде отдалённая возможность, и, согласно точки зрения Е. П. Велихова (в прошлом одного из самые энергичных приверженцев термоядерной разработке), кроме того при успехе мощность коммерческих термоядерных реакторов к концу XXI века во всём мире не превысит 100 ГВт;
— «Постиндустриальная» эра стала действительностью. Так же, как и прежде необходимы уголь и сталь, но всё больше требуется индия, галлия, теллура. Турбину современного самолёта нереально сделать без рения и кобальта, волоконно-оптический кабель – без германия, в конструкции сотового телефона употребляется 40 разных материалов, в компьютере, что свободно размещается на ладони, – 60, а также индий, галлий, мышьяк, литий, тантал, кобальт и др.;
— Проблеме «глобального потепления» посвящаются мировые конференции, всё большее число общественных деятелей и учёных вовлекаются в дискуссии. Независимо от того, правы ли те, кто вычисляет это результатом деятельности человека, либо те, кто не сомневается в естественных обстоятельствах «климатической разбалансировки», неприятность объективно существует.
В Калифорнии длится строительство безотносительного рекордсмена — солнечной электростанции на 392 мегаватта ISEGS. Это комплекс установок термального типа («солнечная башня»).
О выдающемся проекте мы говорили во всех подробностях (фотографии ISEGS/ BrightSource Energy).
Перемены огромны, но направляться признать, что многие ростки этого существовали и 30 лет назад. Что же случится через 3 десятилетия, в случае если направляться логике «простые вещи сейчас определяют на следующий день»?
— По всей видимости, покажется полноценный ИИ. По полушутливому замечанию того же Е. П. Велихова, сейчас мозги всех суперкомпьютеров уступают свойствам мозга одного среднего человека, через 3 десятилетия мозги всех людей планеты будут уступать мозгу одного суперкомпьютера. И не смотря на то, что политические совокупности развиваются медленнее технических, возможности построения разных глобальных проектов неизмеримо вырастут;
— Количественный рост человечества замедлится либо выйдет на «плато». Самая быстрорастущая страна мира – Китай – уже к 2015 г. пройдёт точку, в то время, когда численность трудоспособного населения сравняется с числом пенсионеров;
— Как следствие, по окончании периода роста потребности в энергии всех видов случится некое замедление либо стабилизация выработки энергии. В 2010 г. человечеству потребовалось около 17 300 тераватт-часов, в 2020 г. ожидается 22 840 ТВт-час, а в 2030 г. – 28 900 ТВт-час электроэнергии. Наровне с этим человечество будет вынуждено всё более минимизировать действие на внешнюю среду и компенсировать «климатическую разбалансировку», а также определяя развитие энергетики.
Вот об данной энергетике направляться поболтать поподробнее.
«Простые вещи», каковые мы видим сейчас, либо догадываемся об их приходе на следующий день, заставляют нас задуматься о том, что кроме того в сегодняшнем состоянии другой энергетики заложены ростки того, что неизбежно будет пользуется спросом на следующий день.
Так, человечество, не обращая внимания на кризисы, всегда возвращается к идее применения возобновляемых источников энергии. Мировые инвестиции в эту область достигли в 2011 г. уровня 260 млрд. долл., что в пять раза больше, чем 53,6 млрд. долл., истраченных в тех же целях в 2004 г.
Ещё в 1997 г. ЕС в первый раз сформулировал «дорожную карту» внедрения ВИЭ к 2010 г., которая достаточно совершенно верно совпала с действительностью, а по солнечной энергетике была превышена в 8 раз!
Итог: из 55 ГВт новых мощностей, каковые были введены в ЕС в 2010 г., 22,7 ГВт пришлись на ВИЭ. Следующая программа предполагает достижение 20% выработки всей электричества из ВИЭ в 2020 г. в 20 государствах ЕС.
С 1990 г. производство солнечных элементов (СЭ) увеличилось более чем в 500 раз. Всемирный оборот в данной индустрии составил в 2010 на данный момент. 82 млрд долл. Со своей стороны, непрерывно растут инвестиции в солнечные разработки — с 40 млрд евро в 2010 г. до (как ожидается) более чем 70 млрд евро в 2015 г.
Производство солнечных батарей (ГВт в год) по годам и регионам. Красная линия – суммарно в мире (иллюстрация с сайта wikipedia.org).
Согласно данным Европейской ассоциации фотовольтаической индустрии (EPIA), в 2011 г. в мире было подключено 27,7 ГВт новых солнечных станций. В следствии суммарная установленная мощность всех этих станций в мире достигла 67,4 ГВт, и по этому показателю фотовольтаика вышла на третье место среди ВИЭ (по окончании гидро- и ветроэнергетики).
2011 г. был кроме этого ознаменован расширением круга «гигаваттных рынков» — к Италии и Германии присоединились Китай, США, Франция и Япония. Так, за год в Италии было подключено 9 ГВт новых станций, в Германии — 7,5 ГВт, в Китае – 2 ГВт, в Соединенных Штатах – 1,6 ГВт, во Франции – 1,5 ГВт, в Японии – 1,1 ГВт.
По сообщению информационной работы Глобальной ядерной ассоциации (WNA), до 2030 г. Германия собирается положить 1,848 трлн долл. в развитие ВИЭ и планирует в течение нескольких ближайших лет осуществить «энергетическую революцию», из-за которой в центре новой совокупности электроэнергетики окажутся разработке возобновляемой энергетики.
К 2020 г., за два года до намеченного срока полного закрытия собственных ядерных станций, Германия собирается сократить выбросы парниковых газов на 40%, удвоить количество возобновляемых источников энергии, дабы производить с их помощью до 35% электричества в стране и сократить главное электропотребление на 20%.
Испанская солнечная электростанция Gemasolar — первая в мире, талантливая трудиться и ночью (фото Torresol Energy).
Ещё мало цифр. Сейчас конечная цена «под ключ» 1 Вт в большой солнечной станции образовывает 2,5-2,8 евро/Вт, к 2020 г. ожидается её понижение до 0,9-1,5 евро/Вт, а к 2030 г. – до 0,7 евро/Вт. Наряду с этим цена вырабатываемой таковой станцией электричества сейчас образовывает 0,15 — 0,29 евро/кВт-час, к 2020 г. может снизиться до 0,07 – 0,17 евро/кВт-час, к 2030 году – до 0,04 евро/кВт-час.
2011 г. Принёс революционные трансформации в стоимости солнечной энергетики. Установившиеся к концу этого года цены на 1 Вт в модуле в диапазоне 1-1,1 долл. демонстрируют фактически 40-процентное понижение стоимостей если сравнивать с уровнем в 1,8 долл., характерным для первых трех месяцев 2011 г. А это указывает, что настоящая динамика понижения цены солнечной энергии превзойдёт приведённые прогнозы. И уже в 2012 году цена «солнечного» и «классического» киловатта электричества в некоторых районах мира сравняются.
В целом же разными сценариями предполагается, что к 2020 г. в мире будет установлено 350-600 ГВт «солнечных» мощностей, каковые будут производить 100-400 миллиардов кВт-час электричества, а к 2030 г. – 1080 – 1800 ГВт, каковые будут производить 200-1400 млрд кВт-час электричества. Так, часть «солнечного» электричества в общемировой выработке электричества уже к 2020 г. составит 4-7%, а в Европе 12 %.
Напомним, что все эти прогнозы основываются на разработках, каковые сейчас реально существуют. Это освоенные в индустрии солнечные элементы на базе кремния, CdTe, GaAs/Ge, существующие аккумуляторная батареи, инверторы и другое. Непременно, технический прогресс будет так же быстро длиться, но нет необходимости ожидать появления новых, невиданных сейчас ответов.
В перечне наибольших электростанций на базе солнечных батарей Waldpolenz Solar Park, расположенный недалеко от Лейпцига, занимает всего лишь 16 позицию со собственными 52 мегаваттами номинальной мощности. Но это самый большой в мире «солнечный парк» на базе тонкоплёночных модулей (в этом случае — из теллурида кадмия) (фото с сайта juwi.co.uk).
Так, «простые вещи» уже сейчас формируют завтрашнюю энергетику и открывают «окна возможностей». Уже на данный момент ясно, что солнечная энергетика способна в принципе стать базой всемирный энергетики.
К примеру, сейчас учёные из различных государств выполняют моделирование параметров солнечной энергетической совокупности. Предлагается создать глобальную энергосистему из солнечных станций, равномерно расположенных в экваториальном поясе Почвы так, дабы часть станций постоянно находилась на дневной стороне. Все электростанции должны быть соединены электролинией с малыми утратами.
При моделировании КПД солнечных станций принимался равным в полной мере реалистичным сейчас 25%. Подобная глобальная солнечная энергетическая совокупность сможет генерировать электрическую энергию круглосуточно и равномерно в течение года в количестве 17 300 ТВт-ч/год, что превысит современное мировое потребление электроэнергии. Начало функционирования глобальной солнечной электростанции может состояться к 2050 г.
В следствии реализации этого проекта часть солнечной энергетики в мировом потреблении электричества может достигнуть 60-70%, а выбросы парниковых газов будут снижены на порядок. По оценкам, цена создания таковой совокупности может превышать 10 трлн долл. Сумма представляется огромной, но направляться подчернуть, что сейчас в мире на оборону тратится каждый год 7 трлн долл.
И это не просто умозрительные мечтания. В середине 2012 г. в Марокко планируется завершение первого этапа строительства солнечного проекта называющиеся Desertec Initiative (мы упоминали о его старте — прим. ред.), на протяжении которого предполагается применять солнечную энергию в пустыне Сахара.
Электростанция в Марокко будет воображать собой сооружение ценой 822 миллионов., занимающее площадь в 19,24 кв. км. Неспециализированная установленная мощность всех этапов ценой 2,8 млрд долл. составит 500 МВт (комбинированное производство — 100 МВт электроэнергии и 400 МВт тепловой). Всецело электростанцию планируется выстроить к 2050 г.
Китайский холдинг Suntech Power — наибольший в мире производитель солнечных батарей. Он располагает фабриками в Китае, Японии и США. Они производят 2,4 гигаватта солнечных модулей в год.
Конечно, что электростанции на базе панелей Suntech возможно встретить в мире (фотографии Suntech Power).
Для чего ещё требуется развивать солнечную энергетику?
— Представители элит развитых государств прекрасно знают, что «солнечная» индустрия – сильный мотор для технической, технологической и экономической модернизации, потому, что решающую роль в ней играются инновационные разработки. Государство, развивающее эту промышленность, приобретает в качестве «бесплатного бонуса» лидерство в электронике, военной технике и других крайне важных для заинтересованностей страны областях. Это связано с тем, что поддерживающая «экосистема» однообразна как для «солнечной» индустрии, так и электроники – образование, научные школы, НИР, производители материалов и пр.;
— Понижение выбросов парниковых газов (напомним, эта неприятность в полной мере настояща, независимо от того, как относиться к обстоятельствам запуска механизма «разбалансировки») к 2030 г. может составить 900 млн тысячь киллограм СО2;
— Солнечная энергетика – большой работодатель. Благодаря формированию другой энергетики сейчас в Германии создано более 300 тысяч новых рабочих мест. Солнечная энергетика может обеспечить работу как высококвалифицированных кадров (планирование, менеджмент, научные разработки), так и просто квалифицированных рабочих (установка, серийное производство). К 2030 г. в мире вероятно создание в солнечной энергетике 2,6-3,5 млн рабочих мест/год;
— Когда солнечная энергетика начала пробивать себе дорогу в мир громадной электроэнергетики, вскрылись неприятности, свойственные классической электроэнергетике. Корень «зла» для электроэнергетики заключён в неравномерном графике нагрузки, как дневном, так и годовом. Мощность электросети обязана рассчитываться на пиковые нагрузки, а в другое время энергия остается невостребованной.
Современная «турбинная» электроэнергетика не владеет нужной гибкостью. Турбины нельзя включать и останавливать в то время, когда угодно. Это событие ведет к необходимости значительного завышения неспециализированных мощностей. В фотоэнергетике неприятность усугубляется еще и 100-процентной (ночь-день) вариацией мощности.
Но умножение двух «минусов» при применении в единой энергосистеме дает «плюс».
Солнечная энергетика включается с рассветом. В больших государствах уже сейчас вероятно применение комбинированной энергосети, в которой потребители электричества распределены по часовым поясам, в следствии чего энергия передаётся в те районы, где наступает пик потребления из тех районов, где светит солнце. Контуры таковой единой «умной» энергосистемы, созданной без избыточных мощностей, сейчас лишь прорабатываются, но они в полной мере заметны.
Данный «солнечный парк» в германском местечке Арнштейн увлекателен не размерами («всего» 12 МВт пиковой мощности), а тем, что тут используется двухосевая совокупность слежения за солнцем. Не очень нередкое ответ (фото с сайта skytron-energy.com).
Что всё это указывает для России?
Не найдём ли мы себя в один раз засыпанными пеплом современного Везувия, как некогда обитатели Помпеи, не верившие в трансформации окружающего их мира? на следующий день, непременно, нет. А через 3 десятилетия? Вероятно…
По словам доктора наук Эйке Вебера (Eicke Weber, глава Fraunhofer-Institut fur Solare Energiesysteme, Фрайбург), в 1850 г. треть ВВП США обеспечивалась производством китового жира. Он был тогда единственным жидким горючим и, к примеру, игрался огромную роль при освещении помещений. Спустя всего десять лет эта отрасль экономики была практически стёрта с лица Почвы, потому, что показались нефтепродукты.
И быть может, уже через 3 десятилетия внуки и наши дети будут удивляться, как же мы были глупы, что сжигали нефть.
Представляется, что сейчас окружающая нас реальность создала «окно возможностей», которого ещё не было 5 лет назад. Это указывает, что подходы к формированию энергетики (и экономики в целом) требуется производить перерасмотрение.
Да, в 2010 г. в мире добыто 2,3 млрд тысячь киллограм металлической руды и выплавлено 1,4 млрд тысячь киллограм стали. Да, сейчас миру необходимы отечественные газ и нефть. Но в будущем мире не требуется будет столько стали для газо- и нефтепроводов, и буровых башен. Уже через 10-20 лет миру не требуется будет столько нефти и газа, сколько мы реализовываем сейчас. Но будут необходимы кремний, германий, индий, стекло… Это выяснит и трансформации на рынке труда.
Будут необходимы физики, химики, технологи, операторы, квалифицированные конструкторы, эксперты-монтажники.
В то время, когда мы говорим сейчас о 25 млн рабочих мест, каковые будут необходимы завтрашней России, нам направляться осознавать, что эти рабочие места необходимы для завтрашней структуры экономики и энергетики. Любопытно, что в регионах, перспективных с позиций применения солнечной энергетики (Северный Кавказ, Сибирь, Дальний Восток), сейчас существует довольно большой уровень безработицы. Так, солнечная энергетика может существенно оказать помощь в социально-развитии экономики регионов России.
И ещё один ответственный вывод. 8 января 2009 г. распоряжением Правительства РФ были утверждены «Главные направления политики в сфере увеличения энергетической эффективности электроэнергетики на базе применения возобновляемых источников энергии на период до 2020 года», в которых устанавливаются следующие значения показателей количества производства электричества с применением ВИЭ: в 2010 г. – 1,5% (либо около 17 млрд кВт-ч); в 2015 г. – 2,5 % (либо около 33 млрд кВт-ч); в 2020 г. – 4,5% (либо около 70 млрд кВт-ч).
Само собой разумеется, появление этого документа показывает, что в Российской Федерации всё-таки начинает формироваться на уровне политики познание того, что потенциал сырьевой экономики неспешно иссякает. Но представляется, что конкретные шаги по формированию механизмов реализации данной политики так же, как и прежде отсутствуют, а намеченные показатели являются скорее не ориентиром для развития, а дезориентацией.
Создаваемый сейчас рынок другой энергетики имеет глобальный темперамент и ведёт к созданию десятков миллионов рабочих мест. Неучастие России в этом ходе уже сейчас лишает её возможности создавать эти рабочие места у себя, оставляя её за бортом разворачивающейся в мире гонки за энергоэффективностью и, в конечном счёте, делая её всё менее конкурентоспособной.
В этом смысле ближайшие 10-15 лет станут для России наиболее значимыми. В том случае, если мы будем двигатьсяк намеченному ориентиру в 4,5% к 2020 г. – неисправимое отставание станет неизбежным.
