Текст: Кира Истратова

Наиболее перспективным источником «зеленой» энергии сегодня считается энергия Солнца. Основным достоинством называется общедоступность и неисчерпаемость этого источника. Энергия, получаемая от солнечных батарей, называется «зеленой», то есть экологически чистой, и при этом независимой от цен на топливо и трудностей с его транспортировкой. Мировыми лидерами по производству солнечной энергии в настоящий момент являются Германия, Япония, Китай и США. Знамя чемпиона уже много лет держат немцы, которые установили на своей территории примерно столько же солнечных батарей, сколько все остальные страны, вместе взятые. Германия регулярно сообщает о новых рекордах по объему энергии, получаемой от солнечных батарей. Например, в июне 2014 года в национальную энергосеть поступило 23,1 ГВт/ч энергии от фотоэлементов, что составило 50,6% суточного потребления. Для сравнения, в США от солнечных батарей получают только 0,2% объема энергии.
Вообще же, Европа взяла хороший темп перехода на альтернативные источники энергии и планомерно снижает зависимость от газа. Аналитики компании Capgemini сообщают, что около 110 ГВт мощностей газовых станций в Европе уже не оправдывают вложенных инвестиций. То есть, если солнечные и ветровые электростанции продолжат устанавливать в том же темпе, газовым грозит закрытие. При этом альтернативные показатели стремительно идут в гору: в конце 2014 года мощность всех установок с использованием Солнца, ветра и других источников достигла 600 ГВт.
Россия сегодня не может похвастаться подобными достижениями: в нашей стране солнечные электростанции — это скорее экспериментальные площадки, которые можно пересчитать по пальцам.
«К сожалению, в России использование солнечной энергии находится в зачаточном состоянии. Практически отсутствует стимулирование развития солнечной энергетики со стороны государства. Постановление правительства №449, от которого ждали подвижек в направлении развития этой отрасли энергетики, вылилось в пустое благое пожелание. Упор на локализацию без стимулирования практически разорённой промышленности дал обратный эффект, к тому же непрозрачный механизм компенсации капитальных затрат, вместо прозрачного Feed In Tarrif (повышенного тарифа покупки произведённой на солнечных электростанциях энергии) вызывает больше вопросов и не дает потенциальным инвесторам четких данных по окупаемости проектов. Постановление касалось участников только оптового рынка электроэнергии, (правда в этом году было скорректировано в сторону участников розничного рынка), и оставило за бортом множество частных лиц и организаций, которые могли бы превратить использование солнечной энергии в массовое явление», — говорит генеральный директор ООО «ВИЭКо» Павел Михалёв.

Про бедных и богатых
Однако есть серьезные причины перебить непатриотичные речи подобного рода. Главная причина, по которой упомянутые страны-лидеры перебираются на «зеленую» энергетику, заключается вовсе не в экологическом прозрении, а в банальной ресурсной бедности. Россия подобных трудностей не испытывает.
«Активность перехода на альтернативную энергию зависит от энергообеспеченности страны, которая является основой стабильности. Россия сегодня является самой энергообеспеченной страной в мире. У нас много угля, газа, водных ресурсов. В России активно развивается атомная энергетика. Конечно, она подмочила свою репутацию в Чернобыле, но я уверен, что технический прогресс невозможен без рисков. Авария на АЭС Фукусима-1 — лишнее тому подтверждение», — рассуждает к.ф.-м.н., доцент кафедры СФУ «Электротехнологии и электротехника» Геннадий Лыбзиков.
Кстати, еще несколько лет назад та же Германия делала ставку именно на атомную энергетику, но после аварии на Фукусиме правительство приняло решение полностью отказаться от АЭС. 8 станций были остановлены тогда же, в 2011 году, остальные планируется закрыть до 2022 года. В России же на сегодняшний день работают 10 АЭС, на которых эксплуатируются 33 энергоблока общей чистой мощностью 23643 МВт. Российские разработки востребованы и за рубежом: соглашение о строительстве на южном побережье Турции АЭС «Аккую» подписано, изыскания на территории уже ведутся. По словам Геннадия Лыбзикова, российские реакторы являются разработками сверхнового поколения, обладающими уникальной надежностью.
«Лидирующая по объему производства альтернативной энергии Германия бедна ресурсами. Страна сидела на российском газе, а в последние 5 лет наращивала и объем импортируемого из России угля. «Зеленые» активисты имеют в Германии большую силу. Под их давлением приостановлена работа нескольких атомных станций», — продолжает эксперт.

Дорогое удовольствие
Вторая причина, по которой Россия сегодня держится в стороне от солнечноэнергетической лихорадки, имеет чисто экономический характер. Несмотря на все разговоры о том, что Солнце посылает на Землю миллионы киловатт бесплатной лучистой энергии, альтернативная энергетика остается исключительно дорогим удовольствием.
«Эффективность работы солнечной батареи имеет суточную и сезонную зависимость: наибольшее количество энергии она производит в июльский полдень. В остальное время производительность снижается, а в наших широтах зимой такая установка вообще малоэффективна. Кроме того, в настоящий момент солнечные батареи российского производства имеют очень низкий КПД — порядка 16%. Конкретные цифры расчетов общего характера привести сложно, но если такую батарею площадью 1 м² установить перпендикулярно солнцу в летний день, то можно получить 150-200 Вт. При этом технологический процесс изготовления солнечной батареи очень сложен, поэтому в конечном итоге 1 Вт/ч обходится потребителю в 30 рублей. В Красноярском крае 1 КВт/ч стоит 2 рубля, поэтому очевидно, что использование солнечных батарей в нашем регионе неэффективно», — поясняет Геннадий Лыбзиков.
Конечно, можно предположить, что большими окажутся только стартовые вложения, и через несколько лет система полностью окупится. Но срок службы солнечной батареи — около 25 лет. В этот период они практически не теряют эффективность, а вот дальше производительность начинает резко снижаться. У других элементов системы жизнь еще короче, например, аккумулятор прослужит только 8-10 лет. Вот и получается, что период окупаемости солнечных батарей превышает срок их жизни, поэтому закономерно, что крупные российские промышленные компании с большим объемом энергопотребления отказываются от идеи замены традиционных источников энергии на альтернативные.
Низкий КПД — это, к слову, не единственная проблема солнечных батарей. Даже если крупный завод решит отказаться от прибыли на благо экологии, он, скорее всего, не сможет разместить нужное количество батарей, ведь для этого ему потребуются несколько десятков квадратных километров площади. То есть, если такой гигант как КрАЗ, который ежедневно потребляет 50 млн КВт/ч, задумает перебраться на «зеленую» энергию, ему просто не хватит занимаемых территорий.
Что же касается сибирских просторов, но наша земля оказалась недостаточно солнечной для масштабного использования СЭС. В 2011 году Правительство Красноярского края дало поручение о проведении исследования о возможности применения возобновляемых источников энергии на территории края. Эта работа была выполнена, активное участие в исследованиях принимали специалисты Сибирского Федерального университета. Проанализировав солнечную активность на территории, они пришли к выводу, что солнечные батареи окажутся эффективными, лишь начиная с широты, на которой располагается Красноярск, и южнее. То есть большая часть предприятий края не может пользоваться солнечными дарами еще и по географическим соображениям.
Возникает резонный вопрос: а как же Германия, которая находится на той же широте, что и центральный район Красноярского края? Во-первых, благодаря государственным программам поддержки «зеленых» технологий в стране обеспечиваются крупные инвестиции в солнечное производство. При организации «сверху» технология внедряется с размахом. Около 90% всех солнечных панелей в Германии расположены на крышах домов. Их устанавливают даже в маленьких деревнях, на фермах, заводах, административных зданиях, но особенно — в частном секторе. Немецкие архитекторы даже дома проектируют так, чтобы крыша смотрела на юг.
«Массовое использование солнечной энергетики в странах Евросоюза, США, Японии, Китае, Южной Корее и т. д. стало возможным благодаря разумным действиям правительства в части стимулирования развития промышленности. Здесь существуют прозрачные и понятные механизмы, развитая банковская система с низкими процентными ставками по проектам солнечной энергетики на уровне 2-3% годовых. Осуществляется массовое вовлечение владельцев частных домов и малых предприятий. В Европе любой человек может поставить солнечную электростанцию на своей земле или крыше и продавать энергию в общую сеть. Для промышленных предприятий это особенно актуально. Понятно, что выработка энергии на солнечной электростанции непредсказуема, но если есть возможность излишки продавать в общую сеть по повышенному или хотя бы по такому же тарифу, есть смысл все кровли промышленных предприятий, торговых центров, общественных и жилых зданий снабдить солнечными электростанциями. При этом качество электроснабжения многократно улучшиться за счёт меньших перетоков энергии между разными участками сети, т.к. большая часть энергии будет потребляться в месте генерации», — комментирует Павел Михалев.
Ну, а во-вторых, стоимость электроэнергии в Германии сегодня оказалась самой дорогой в Европе. Поэтому энергозатратные производства выносятся за границы страны, а рядовые немцы живут в условиях «энергетической бедности», оплачивая крупные счета и экономя электроэнергию, борясь за экологическую чистоту.

P align=justify>Текст: Кира Истратова

Наиболее перспективным источником «зеленой» энергии сегодня считается энергия Солнца. Основным достоинством называется общедоступность и неисчерпаемость этого источника. Энергия, получаемая от солнечных батарей, называется «зеленой», то есть экологически чистой, и при этом независимой от цен на топливо и трудностей с его транспортировкой. Мировыми лидерами по производству солнечной энергии в настоящий момент являются Германия, Япония, Китай и США. Знамя чемпиона уже много лет держат немцы, которые установили на своей территории примерно столько же солнечных батарей, сколько все остальные страны, вместе взятые. Германия регулярно сообщает о новых рекордах по объему энергии, получаемой от солнечных батарей. Например, в июне 2014 года в национальную энергосеть поступило 23,1 ГВт/ч энергии от фотоэлементов, что составило 50,6% суточного потребления. Для сравнения, в США от солнечных батарей получают только 0,2% объема энергии.
Вообще же, Европа взяла хороший темп перехода на альтернативные источники энергии и планомерно снижает зависимость от газа. Аналитики компании Capgemini сообщают, что около 110 ГВт мощностей газовых станций в Европе уже не оправдывают вложенных инвестиций. То есть, если солнечные и ветровые электростанции продолжат устанавливать в том же темпе, газовым грозит закрытие. При этом альтернативные показатели стремительно идут в гору: в конце 2014 года мощность всех установок с использованием Солнца, ветра и других источников достигла 600 ГВт.
Россия сегодня не может похвастаться подобными достижениями: в нашей стране солнечные электростанции — это скорее экспериментальные площадки, которые можно пересчитать по пальцам.
«К сожалению, в России использование солнечной энергии находится в зачаточном состоянии. Практически отсутствует стимулирование развития солнечной энергетики со стороны государства. Постановление правительства №449, от которого ждали подвижек в направлении развития этой отрасли энергетики, вылилось в пустое благое пожелание. Упор на локализацию без стимулирования практически разорённой промышленности дал обратный эффект, к тому же непрозрачный механизм компенсации капитальных затрат, вместо прозрачного Feed In Tarrif (повышенного тарифа покупки произведённой на солнечных электростанциях энергии) вызывает больше вопросов и не дает потенциальным инвесторам четких данных по окупаемости проектов. Постановление касалось участников только оптового рынка электроэнергии, (правда в этом году было скорректировано в сторону участников розничного рынка), и оставило за бортом множество частных лиц и организаций, которые могли бы превратить использование солнечной энергии в массовое явление», — говорит генеральный директор ООО «ВИЭКо» Павел Михалёв.

Про бедных и богатых
Однако есть серьезные причины перебить непатриотичные речи подобного рода. Главная причина, по которой упомянутые страны-лидеры перебираются на «зеленую» энергетику, заключается вовсе не в экологическом прозрении, а в банальной ресурсной бедности. Россия подобных трудностей не испытывает.
«Активность перехода на альтернативную энергию зависит от энергообеспеченности страны, которая является основой стабильности. Россия сегодня является самой энергообеспеченной страной в мире. У нас много угля, газа, водных ресурсов. В России активно развивается атомная энергетика. Конечно, она подмочила свою репутацию в Чернобыле, но я уверен, что технический прогресс невозможен без рисков. Авария на АЭС Фукусима-1 — лишнее тому подтверждение», — рассуждает к.ф.-м.н., доцент кафедры СФУ «Электротехнологии и электротехника» Геннадий Лыбзиков.
Кстати, еще несколько лет назад та же Германия делала ставку именно на атомную энергетику, но после аварии на Фукусиме правительство приняло решение полностью отказаться от АЭС. 8 станций были остановлены тогда же, в 2011 году, остальные планируется закрыть до 2022 года. В России же на сегодняшний день работают 10 АЭС, на которых эксплуатируются 33 энергоблока общей чистой мощностью 23643 МВт. Российские разработки востребованы и за рубежом: соглашение о строительстве на южном побережье Турции АЭС «Аккую» подписано, изыскания на территории уже ведутся. По словам Геннадия Лыбзикова, российские реакторы являются разработками сверхнового поколения, обладающими уникальной надежностью.
«Лидирующая по объему производства альтернативной энергии Германия бедна ресурсами. Страна сидела на российском газе, а в последние 5 лет наращивала и объем импортируемого из России угля. «Зеленые» активисты имеют в Германии большую силу. Под их давлением приостановлена работа нескольких атомных станций», — продолжает эксперт.

Дорогое удовольствие
Вторая причина, по которой Россия сегодня держится в стороне от солнечноэнергетической лихорадки, имеет чисто экономический характер. Несмотря на все разговоры о том, что Солнце посылает на Землю миллионы киловатт бесплатной лучистой энергии, альтернативная энергетика остается исключительно дорогим удовольствием.
«Эффективность работы солнечной батареи имеет суточную и сезонную зависимость: наибольшее количество энергии она производит в июльский полдень. В остальное время производительность снижается, а в наших широтах зимой такая установка вообще малоэффективна. Кроме того, в настоящий момент солнечные батареи российского производства имеют очень низкий КПД — порядка 16%. Конкретные цифры расчетов общего характера привести сложно, но если такую батарею площадью 1 м² установить перпендикулярно солнцу в летний день, то можно получить 150-200 Вт. При этом технологический процесс изготовления солнечной батареи очень сложен, поэтому в конечном итоге 1 Вт/ч обходится потребителю в 30 рублей. В Красноярском крае 1 КВт/ч стоит 2 рубля, поэтому очевидно, что использование солнечных батарей в нашем регионе неэффективно», — поясняет Геннадий Лыбзиков.
Конечно, можно предположить, что большими окажутся только стартовые вложения, и через несколько лет система полностью окупится. Но срок службы солнечной батареи — около 25 лет. В этот период они практически не теряют эффективность, а вот дальше производительность начинает резко снижаться. У других элементов системы жизнь еще короче, например, аккумулятор прослужит только 8-10 лет. Вот и получается, что период окупаемости солнечных батарей превышает срок их жизни, поэтому закономерно, что крупные российские промышленные компании с большим объемом энергопотребления отказываются от идеи замены традиционных источников энергии на альтернативные.
Низкий КПД — это, к слову, не единственная проблема солнечных батарей. Даже если крупный завод решит отказаться от прибыли на благо экологии, он, скорее всего, не сможет разместить нужное количество батарей, ведь для этого ему потребуются несколько десятков квадратных километров площади. То есть, если такой гигант как КрАЗ, который ежедневно потребляет 50 млн КВт/ч, задумает перебраться на «зеленую» энергию, ему просто не хватит занимаемых территорий.
Что же касается сибирских просторов, но наша земля оказалась недостаточно солнечной для масштабного использования СЭС. В 2011 году Правительство Красноярского края дало поручение о проведении исследования о возможности применения возобновляемых источников энергии на территории края. Эта работа была выполнена, активное участие в исследованиях принимали специалисты Сибирского Федерального университета. Проанализировав солнечную активность на территории, они пришли к выводу, что солнечные батареи окажутся эффективными, лишь начиная с широты, на которой располагается Красноярск, и южнее. То есть большая часть предприятий края не может пользоваться солнечными дарами еще и по географическим соображениям.
Возникает резонный вопрос: а как же Германия, которая находится на той же широте, что и центральный район Красноярского края? Во-первых, благодаря государственным программам поддержки «зеленых» технологий в стране обеспечиваются крупные инвестиции в солнечное производство. При организации «сверху» технология внедряется с размахом. Около 90% всех солнечных панелей в Германии расположены на крышах домов. Их устанавливают даже в маленьких деревнях, на фермах, заводах, административных зданиях, но особенно — в частном секторе. Немецкие архитекторы даже дома проектируют так, чтобы крыша смотрела на юг.
«Массовое использование солнечной энергетики в странах Евросоюза, США, Японии, Китае, Южной Корее и т. д. стало возможным благодаря разумным действиям правительства в части стимулирования развития промышленности. Здесь существуют прозрачные и понятные механизмы, развитая банковская система с низкими процентными ставками по проектам солнечной энергетики на уровне 2-3% годовых. Осуществляется массовое вовлечение владельцев частных домов и малых предприятий. В Европе любой человек может поставить солнечную электростанцию на своей земле или крыше и продавать энергию в общую сеть. Для промышленных предприятий это особенно актуально. Понятно, что выработка энергии на солнечной электростанции непредсказуема, но если есть возможность излишки продавать в общую сеть по повышенному или хотя бы по такому же тарифу, есть смысл все кровли промышленных предприятий, торговых центров, общественных и жилых зданий снабдить солнечными электростанциями. При этом качество электроснабжения многократно улучшиться за счёт меньших перетоков энергии между разными участками сети, т.к. большая часть энергии будет потребляться в месте генерации», — комментирует Павел Михалев.
Ну, а во-вторых, стоимость электроэнергии в Германии сегодня оказалась самой дорогой в Европе. Поэтому энергозатратные производства выносятся за границы страны, а рядовые немцы живут в условиях «энергетической бедности», оплачивая крупные счета и экономя электроэнергию, борясь за экологическую чистоту.

Ложка дегтя
К слову, об экологичности. В реальности солнечная энергия является не совсем «зеленой». 95% всех используемых сегодня солнечных батарей создаются на основе поликристаллического кремния — полупроводника особой структуры. Побочными продуктами его производства являются токсичные хлорсодержащие соединения. Их транспортировка сопряжена с риском разгерметизации и заражением всего живого в радиусе нескольких километров.
Кроме того, ядовитые вещества содержатся в самих фотоэлементах, что оборачивается проблемами при их утилизации. Все это едва ли сочетается с понятием «безвредная энергетика». Кроме того, кремниевое производство является очень энергоемким.
«Чтобы получать 1 кг поликристаллического кремния солнечного качества, нужно совершить определенный цикл производства, при этом затратить столько же электроэнергии, сколько потребуется для получения 1 кг урана для атомной электростанции. А энергоэффективность урана и кремния несопоставимы», — говорит Геннадий Лыбзиков.
Сегодня основной объем производства поликристаллического кремния приходится на четыре государства: Китай, Малазия, Тайвань и США. Европейских государств в этом списке нет: та же Германия закупает этот продукт в Китае.
Меньше всех на производство тратит Поднебесная: прямые производственные расходы здесь составляют 50 центов за ватт. Самым дорогим (из перечисленных стран) оказывается производство в США — 68 центов за ватт.
Еще одной неэкологичной особенностью солярной энергетики является тот факт, что для эффективности технологии солнечными батареями приходится покрывать большие площади земли. Почва лишается естественного солнечного света, и процессы жизнедеятельности растений и животных на территории нарушаются.
Есть, конечно, практика размещения солнечных батарей на крышах зданий, но этих площадей, как правило, бывает недостаточно. Кроме того, есть проекты установки солнечных батарей на ненаселенных территориях (например, в пустынях), но пока это перспектива неопределенного будущего.

Русский путь
«Я бы не стал говорить, что Россия топчется в хвосте энергетических разработок. Альтернативная энергетика в стране используются там, где это нужно», — говорит Геннадий Лыбзиков.
Например, в 2013 году в поселке Яйлю Алтайского края была запущена солнечно-дизельная электростанция мощностью 100 кВт. Местность в этом районе гористая, и возможности провести ЛЭП нет. Благодаря установленной станции электроснабжение поселка стало непрерывным — раньше жители получали электричество по графику,  несколько часов в сутки.
Есть проект установки солнечных батарей в Якутии, хотя, казалось бы, географические особенности региона не располагают к экспериментам подобного рода. Батагайская электростанция, которая должна начать работу в этом году, обещает стать крупнейшей солнечной электростанцией в удаленных районах России. Ее мощность составит от 1 до 4 мВт — она заменит существующую дизельную электростанцию и окупится через 8-12 лет.
Что же касается СЭС башенного типа, интерес к которым в мире в последние годы вырос, то эту схему Россия уже испытывала. Такая электростанция была построена в Крыму еще в 1985 году качестве резервного источника энергии для планируемой там АЭС. Советские специалисты тогда разочаровались в идее: 95% вырабатываемой энергии расходовалось на работу системы позиционирования отражателей, так что за 10 лет работы станция выработала всего 2 млн кВт/ч электроэнергии, поэтому в середине 1990-х годов ее закрыли.

Солнечное будущее
Разумеется, глупо отрицать, что солнечная энергетика — направление перспективное. Земные ресурсы небезграничны, и будущее однозначно окажется за возобновляемыми источниками энергии. Сегодня ученые работают над повышением КПД солнечных батарей.
«Теоретически КПД солнечной батареи может превышать 90%. И российским, и японским ученым уже удалось достичь показателей 60-70%, но пока лишь в лабораторных условиях. Конструкция батареи усложняется, под каждый цвет спектра излучения создается свой слой, так что в результате конструкция напоминает пирог. Вот только когда это устройство пойдет в серию, и сколько будет стоить, пока неизвестно», — говорит Геннадий Лыбзиков.
Что же касается ближайших солнечных перспектив, то российские промышленные предприятия вряд ли переберутся на возобновляемые источники энергии, отказавшись от дешевых традиционных. Солнечные батареи в России в ближайшее время, конечно, будут появляться, но там, где нет альтернативы: в частном доме вдали от города или небольшом поселке, куда традиционная энергетика так и не добралась.