Firefamer (англ.ОгоньСлавящій): LiveInternet - Російський Сервіс Онлайн-Щоденників

/www.membrana.ru/images/shade-bottom.png "target =" _blank "> http://www.membrana.ru/images/shade-bottom.png); background-attachment: initial; background-origin: initial; background-clip: initial; background-color: initial; background-position: 0% 100%; background-repeat: no-repeat no-repeat; ">

/www.membrana.ru/images/shade-top.png "target =" _blank "> http://www.membrana.ru/images/shade-top.png); background-attachment: initial; background-origin: initial; background-clip: initial; background-color: initial; overflow-x: hidden; overflow-y: hidden; background-position: initial initial; background-repeat: no-repeat no-repeat; ">

Деякі етапи у виробництві сонячних батарей на «Кванті» вимагають ручної праці. Але для випуску таких систем в світі існують технології, автоматизовані майже повністю. Можуть заробити вони і в Росії. Тільки для цього продажу сонячних установок повинні стати масовими (фото НПП «Квант»)

Про проблеми, перспективи та успіхи фотовольтаїки в нашій країні і в світі редактору «Мембрани» розповів Сергій Плеханов - генеральний директор і головний конструктор московського підприємства «Квант», що має півстолітній досвід проектування і виробництва сонячних елементів.

НПП «Квант» відомо в першу чергу завдяки своїм фотоелектричним перетворювачів (ФЕП) і сонячним батареям (СБ) для космічної техніки. Його модулі харчували або живлять значну частину вітчизняних супутників, міжпланетні станції «Венера» і «Марс», орбітальні станції «Салют» і «Мир», нарешті - російський сегмент МКС.

Але і СБ наземного застосування для «Кванта» не в дивину: в арсеналі підприємства можна знайти панелі для котеджу або офісу. Випускають тут і невеликі модулі, придатні для харчування наметів, побутівок будівельників або нафтовиків, зарядки автомобільних акумуляторів або батарей електронних пристроїв в поле.

Російська компактна сонячна електростанція - експонат виставки. Для переважної більшості наших співвітчизників це ще екзотика, хоча в Європі або США подібним доповненням до приватного будинку важко когось здивувати (фото НПП «Квант»).

Наш співрозмовник - Сергій Іванович Плеханов, інженер за освітою, всю свою трудову біографію займався створенням космічних апаратів на різних підприємствах. НПП «Квант» очолив у лютому 2010 року.

Коник «Кванта» - сонячні батареї космічного призначення. Їх можна охарактеризувати як «ефективно, але дорого». Інший напрямок вашої роботи, СБ для наземних систем, - «менш ефективно, зате дешевше». Як ви вважаєте, чи можливо поєднання дуже високого ККД з низькою вартістю перетворювачів?

Роботи над цим ведуться. Робляться пристрої з концентраторами, удосконалюються технології. Але сьогодні ціни космічних і наземних батарей розрізняються на два порядки. Тому говорити про їх зближення в найближчому майбутньому не має сенсу.

Про нові проекти станцій на основі СБ в тих чи інших країнах оголошують мало не щотижня. Галузь чекає швидкий тріумф? Або це зайве оптимістичний погляд?

Розвиток цього ринку носить хвилеподібний характер. І часто це пов'язано не з економікою окремих країн, а зі світовими трендами. Недавній фінансова криза обвалила ринок сонячних батарей, загальмував розвиток майже всіх проектів таких електростанцій. У міру загального пожвавлення економіки і в даній області процес теж пішов по наростаючій. При цьому важливу роль зіграли не тільки економічні, а й політичні чинники.

Події у Фукусімі і відмова від атомних станцій (зокрема, в Німеччині) дали потужний поштовх розвитку «сонячних проектів», особливо в Європі. Бізнес активно пішов у цю сферу. Це потягло за собою вгору виробництво кремнію, ФЕП, модулів і так далі.

Але я не виключаю, що можливий і невеликий відкат. Адже люди прагнуть до розумних рішень, оцінюють «вигідно - невигідно». Так що деяка тимчасова корекція можлива.

Модулі типу КСМ підприємство «Квант» випускає в декількох версіях. Відрізняються вони технологією (моно- або мультикристалічних кремній), розмірами (від 0,5 х 1,2 до 0,8 х 1,6 м) і потужністю (від 80 до 180 ват). ККД - 17% (фотографії НПП «Квант»).

Вартість «сонячного вата», виробленого за допомогою ФЕП, поки ще висока. Щоб змагатися з іншими джерелами енергії, цим пристроям необхідно подешевшати. Чи варто чекати падіння цін? Чи зможе коли-небудь фотовольтаїка зрівнятися за вигідністю з газом і вугіллям?

Питання неоднозначне. Світ вже підійшов до того, що сонячні енергетичні технології можуть бути впроваджені дуже широко. У Західній Європі, наприклад, вартість однієї кіловат-години, отриманого на СБ, і кіловат-години від традиційних джерел ще не рівні, але вже відповідні.

Якщо говорити про вартість одного вата вихідної потужності в складі сонячного модуля, то в Європі і США досягнуто рівня приблизно в 1,2-1,3 євро і є тенденція до здешевлення. Я думаю, в найближчому майбутньому ціна знизиться приблизно до одного євро. Це за умови масового автоматизованого виробництва як ФЕП, так і модулів на їх основі.

Китай, до речі, може забезпечити і більш низькі ціни, але до його масової продукції є питання щодо якості та ресурсу.

Для зростання привабливості СБ не менш важливий ККД масових ФЕП. Ваш прогноз зміни цього параметра? Чи має сенс очікувати прориву?

Основну частку ринку зараз займають ФЕП на основі монокристалічного і мультикристалічних кремнію. Досягнуто ККД в 18-20%. І тут ще можливе невелике зростання, відсотки на три.

Але справа в тому, що навіть показник в 20% - це вже гарна цифра, що забезпечує розвиток традиційної фотовольтаїки.

Ще один напрямок, що розвивається «Квантом», - переносні складні електростанції серій ЕРС і ЕМС, зарядні пристрої СЗУ-БСА. Вони складаються з сонячних модулів і буферних акумуляторів. Моделі пікової потужністю від 8 до 140 ват призначені для силових відомств, мисливців і рибалок, туристів, геологів, чабанів ... (фотографії НПП «Квант» і Віктора Боярського)

А свіжіші напрямки - аморфний кремній, телурид кадмію, що застосовуються в тонкоплівкових ФЕП? Такі батареї адже дешевше «традиційного кремнію». Можуть вони в силу цього фактора вплинути на поширення сонячних електростанцій, зокрема, в Росії?

У таких батарей ККД суттєво нижче, 8-12%. Потенціал до підвищення ефективності там є, але незначний. Крім того, за екологічними параметрами ці батареї програють звичайному кремнію.

Виходить, дешеві батареї вимагають при рівній потужності вдвічі більшої площі, а це означає зростання вартості ділянки, довжини кабельних мереж, більш високі експлуатаційні витрати.

До того ж підтверджений практикою ресурс систем на основі аморфного кремнію - це ще велике питання, в той час як панелі з монокремнію вже продемонстрували 25-річний ресурс з погіршенням характеристик всього на 15-20% і продовжують працювати.

Значить, численні пошуки інших матеріалів і варіантів СБ не приведуть до витіснення звичайного кремнію?

Я думаю, ще найближчі років 5-7 традиційний кремній буде займати основну частку ринку. Крім того, в світі зараз розгорнуті велике виробництво кремнію, масовий випуск ФЕП, складання модулів. Туди вкладені великі гроші, і з точки зору бізнесу нерозумно було б раптом все міняти.

Хоча, звичайно, дослідження по новим поколінням СБ ведуться, і у що вони виллються через років п'ять - зараз сказати важко.

Тим часом кремнієві ФЕП ще не настільки «наситили» світову енергетику, щоб перестати вважатися перспективними для використання в сонячних електростанціях.

У свою чергу, для ситуацій, коли є потреба в мобільній батареї, в використанні її в складних умовах навколишнього середовища цілком підходять елементи на основі аморфного кремнію.

Панель з аморфного кремнію - один з варіантів космічних сонячних батарей. З квадратного метра вони дають всього 90-100 ват потужності, але зате ці панелі в кілька разів легше кремнієвих монокристалічних СБ або осередків з арсеніду галію. Крім того, деградація (падіння робочого струму) у аморфною батареї за 10 років перебування в космосі становить 7%, проти 15-30% (в залежності від орбіти) у монокристалічних і «галієвих» перетворювачів (фото НПП «Квант»).

У зв'язку з вибором матеріалів варто згадати трёхпереходние ФЕП з безліччю шарів різних напівпровідників. Вони здатні захоплювати більший спектр випромінювання і дуже ефективні. На ваш погляд, зможуть вони стати основою великих сонячних електростанцій?

Дійсно, з наногетероструктури, зокрема на базі арсеніду галію, досягнутий ККД до 30% і трохи вище. Але отримання таких структур складно, воно включає десятки технологічних процесів, сполучених з великими витратами як за матеріалами, так і за технологіями.

В результаті ціна квадратного метра у таких ФЕП набагато вище, ніж у звичайних кремнієвих, що обмежує їх застосування.

У той же час, використовуючи концентрацію світла лінзами (в 100-500 разів), можна знайти компроміс, коли сам ФЕП буде дорогою, але зате невеликій за площею.

Правда, тут виникає маса додаткових деталей, що підвищують ціну. Потрібно фокусувати світло, треба забезпечувати хороший тепловідвід від ФЕП, апарату з концентратором необхідна система повороту батареї слідом за сонцем ...

Тому такі системи поки будуть займати вузьку нішу. Але вони мають хороші перспективи в районах, де висока сонячна активність, де сонце стоїть високо над горизонтом (екваторіальна зона).

Нещодавно виробники СБ почали освоювати проміжний технологічний процес, при якому в єдиній ванні і одночасно з розплаву вирощується суміш монокристалічного і полікристалічного кремнію. Витрата електроенергії виявляється не дуже високий, і ціна пластин виходить проміжної між моно- і полікремнію, як і ККД.

Даний підхід допоможе зробити сонячні електростанції більш поширеними? Чи працює «Квант» над такими технологіями?

Подібні пошуки, пов'язані з кремнієм, на «Кванті» велися протягом декількох десятиліть стосовно вирішення космічних завдань. Але і у нас, і за кордоном такі роботи носять в основному дослідно-експериментальний характер.

Наскільки я знаю, в проектах великих електростанцій такий комбінований кремній ще не застосовувався. Але сам підхід цікавий.

Тут потрібно згадати, що є ще мультікремній , Що містить великі зерна з монокристаллической гратами.

Він дешевше, ніж просто монокристалічний кремній. І хоча ККД осередків на його основі трохи нижче, ніж у монокремнію, зате мультикремнієвих пластини випускаються прямокутними і займають всю площу панелі, що частково компенсує недостачу в ефективності.

Пластини монокремнію вирізаються з прутка, після чого у такого кола обрізають краю. В результаті пластини-багатокутники не закривають всю доступну площу сонячного модуля.

Модулі на основі монокристалічних (вгорі) і мультикристалічних (внизу) сонячних елементів. Добре видно, що останні краще закривають площа батареї (фотографії НПП «Квант»).

У нашій країні працюють кілька підприємств, зайнятих випуском сонячних батарей. У порівнянні з лідерами в даній сфері - заводами в Західній Європі, Китаї та США - потужності їх ліній невеликі. Але все ж в сумі це більше 50 мегават сонячних модулів на рік. Левова частка цієї продукції йде зараз на експорт.

І якщо в світі діє чимало сонячних електростанцій на основі СБ потужністю по 10-15 мегават кожна, плюс ще порядку десятка сонячних ферм на 50-80 МВт, то у нас, скажімо, про пуск сонячної установки на 100 кіловат в Білгородській області в вересні 2010 року ЗМІ говорили як про визначну подію. У чому, на ваш погляд, причина такого відставання?

Що стосується Росії, то повноцінного ринку РБ тут до сих пір немає. Головна причина - у відсутності в даному питанні цілеспрямованої державної політики, підтримки з точки зору економіки, законодавства.

У Росії поки кіловат-годину з розетки в кілька разів дешевше кіловат-години від фотовольтаїки. В таких умовах важко розраховувати, що російський споживач почне масово купувати ці станції.

Значить, нашим законодавцям варто подивитися на досвід Заходу? Як там вирішується питання з підтримкою даного напрямку енергетики?

Коли ми говоримо про Захід, потрібно мати на увазі, що там дуже велике значення надають питанням екології. Ця тема серйозно сприймається і громадськістю, і політиками. Тому проекти, що допомагають знизити викиди в атмосферу, підтримуються на законодавчому рівні, в тому числі економічно.

В ЄС якщо людина або компанія створює генеруючі потужності на основі сонячних батарей, держбюджет відшкодовує власникові такої станції до 50-70% її вартості.

Далі, якщо така станція передає електрику в мережу загального користування, енергетична компанія закуповує ці «сонячні» кіловат-години за ціною істотно більшою, ніж сама людина отримує електрику з розетки. Тобто власник, наприклад, 10-кіловатної системи на даху котеджу, продаючи енергію в мережу, може швидко окупити початкові витрати і отримати дохід.

В середині липня 2011 року компанія Conergy ввела в дію сонячну електростанцію Hawton Project (На знімках) в громаді Hawton , В Ноттингемшире. Новачок цікавий не тільки рекордною для Великобританії потужністю (4,86 МВт), а й феноменальним часом будівництва такого колоса - з моменту отримання дозволу воно зайняло всього шість тижнів. За цей час в чистому полі на площі 14,6 га робітники змонтували 21 600 сонячних панелей і 300 трифазних інверторів.
Причина поспіху, однак, не надто радісна. влада країни вирішили різко скоротити держпідтримку великих сонячних електростанцій (у вигляді пільгових тарифів на викуповується енергію), побоюючись перевитрати бюджетних коштів. Зміни в законодавстві вступили в силу 31 липня, так що тільки сонячні ферми, введені в дію до цієї дати, могли далі розраховувати на підтримку з колишніми правилами. Цікаво, це перший дзвінок для всієї галузі? (Фотографії Conergy)

Впроваджуючи сонячні електростанції, держави нині свідомо йдуть на підвищені витрати заради майбутнього?

Заради майбутнього і заради екології. І також заради своєї енергетичної безпеки, незалежності від нафти і газу.

Які ж повинні бути кроки Росії, щоб у нас теж з'явилося багато сонячних електростанцій?

Владні структури повинні ясно продемонструвати, що Росія зацікавлена ​​в цьому виді енергетики. Поки ми маємо ряд не дуже активних висловлювань політиків, що, мовляв, непогано б цією темою займатися, але немає коригування законодавчої бази. У той же час у нас багато нафти, газу і порівняно недорога електроенергія.

Виходить, знову уповаємо на держпідтримку? А сам бізнес хіба не зацікавлений у розвитку перспективних технологій, вони адже, в кінцевому рахунку, можуть окупитися.

Бізнес поступово йде в цю сферу. У Росії створені виробництва полікристалічного кремнію (тут можна згадати компанію "Нітол" в Іркутській області) з перспективою виходу на монокремній.

Але в умовах, коли ринку практично не створено, свіжі проекти «підвисають», терміни запуску масового виробництва зсуваються, а ті, що працюють, багато в чому орієнтуються на закордонного покупця.

Все просто, і приватні особи і бізнес вважають вигоду: якщо в Росії я будую у себе сонячну електростанцію, то при існуючих цінах на електроенергію і на сонячні модулі я окупляться витрати років через 25-30. На такий термін мало хто наважується загадувати.

До речі, а який нині термін служби типових сонячних перетворювачів для наземного застосування? Як падає їх ККД з часом?

Виготовляються у нас модулі КСМ за 15 років експлуатації зберігають 90% потужності, а за 25-річний термін - 80%.

Від окремих сонячних елементів до готових електростанцій з перетворювачами напруги і акумуляторами - на «Кванті» налагоджений повний цикл виробництва таких систем (фотографії НПП «Квант»).

У ряді країн однаково добре йде установка як тисяч невеликих сонячних батарей на дахах приватних будинків, так і монтаж промислових електростанцій, що займають гектари.

У першому випадку струм від панелі йде споживачеві по найкоротшому шляху, значить, немає втрат при передачі. Але в другому варіанті сонячна енергія виходить дешевше за рахунок ефекту масштабу. Як ви вважаєте, який підхід вигідніше і перспективніше?

Обидва підходи мають сенс. Пріоритетність будь-якого з них слід визначати на основі всеосяжного аналізу, де повинні бути враховані параметри місця установки, наявність інфраструктури та інше.

Індивідуальному господареві може бути вигідно поставити невелику систему. А з точки зору енергетичної безпеки країни, поліпшення в ній екології вигідніше розвивати великі станції. На них до того ж кіловат-годину виходить дешевше. І на них простіше вирішувати питання підключення до енергетичної мережі, регулювання.

У Росії інтерес до приватних сонячним електростанціям поки не такий великий, як на Заході. Вашому підприємству вдається продавати такі наземні системи?

Інтерес з боку покупців є, но много розчаровуються, коли дізнаються ціни. Наше виробництво по наземним модулів Було Створено много в чому як дослідно-експериментальне. Обсяг випуску продукції не дуже великий, а тому і собівартість її вище, ніж у західних виробників.

До того ж у нас ряд компонентів (скажімо, скло високої прозорості) закуповуються за кордоном, а це означає ПДВ, митні платежі і так далі. В результаті ціна наземних модулів СБ від «Кванта» $ 2,5-3 за ват. Зараз ми випускаємо таку продукцію за окремими замовленнями.

Додам, що на інших російських підприємствах, що виробляють ФЕП і сонячні модулі, ситуація приблизно схожа, хоча точні ціни залежать від масштабу випуску.

Виходить, саме висока собівартість виробів стримує зростання інтересу до них? А низький інтерес, в свою чергу, не дозволяє розгорнути великомасштабний випуск, який би дав зниження ціни. Це глухий кут?

Ціна не завжди є визначальним фактором. Бувають вилучені якісь населені пункти, базові табори будівельників або геологів тощо, куди занадто дорого або нерозумно тягнути ЛЕП від єдиної енергосистеми і куди не менше дорого регулярно завозити паливо для дизель-електростанцій.

У таких глухих куточках фактична вартість електрики може бути настільки високою, що установка сонячних батарей окупить себе дуже швидко. І такі замовлення на «Квант» потроху надходять.

Крім того, для деяких приватних клієнтів висока вартість сонячного вата не грає великої ролі, коли вони розглядають сонячну електростанцію як фактор незалежності власного будинку.

Встановивши на даху фотоелектричні панелі, укупі з буферними батареями в підвалі, господар такого котеджу може бути впевнений, що при будь-якому відключенні струму ззовні він без електрики не залишиться.

У плані енергетичної самостійності приватних будинків деякі вважають, що вигідніше ставити вітряки, хоча і їх термін окупності великий. І в світі вітрові ферми поки солістами в сфері «альтернативи».

Чи витримає сонячна енергетика конкуренцію з вітрової? За нею нині вже цілих 2,5% світового виробництва електрики. А великі сонячні установки дають планеті менше 1%. На ваш погляд, сонячна енергетика ще відіграє свою частку пирога?

Людство використовує вітер тисячі років - в млинах, вітрилах. А сонце по-справжньому «застосовує» лише кілька десятиліть. Тому сьогоднішнє співвідношення носить в якійсь мірі історичний характер, до того ж сильно залежить від місця і часу вироблення енергії.

Сучасні великі вітряки розвинені поки сильніше тому, що їхня технологія (лопаті, ротори, генератори) відома десятки років. І з точки зору ефективності тут практично досягнутий стелю. У той час як наземна сонячна фотовольтаїка - річ порівняно нова. У неї ще є перспективи для зростання.

Ну і з точки зору районів установки СБ значно більш універсальні, ніж вітрові станції.

Значить, в найближчі роки сонячна енергетика за часткою в загальному балансі планети пережене вітер?

Я думаю так. Фотовольтаїка досить швидко прогресує. Крім того, вона пов'язана з меншими екологічними витратами, ніж вітряки. Останні тим ефективніше, чим більше. А це зростання не тільки вартості одиничної установки, але і шуму від неї. А ще вітряки заважають птахам, створюють перешкоди авіаційним радарів.

Взагалі ж сонячні і вітряні електростанції не конкуренти, а доповнюють один одного способи отримання енергії. Це знайшло відображення і в створенні у нас на підприємстві комбінованих електростанцій, що використовують для виробництва енергії як сонце, так і вітер.

Комбіновані установки від «Кванта» виробляються під ключ (фото НПП «Квант»).

У дворі «Кванта» якраз варто одна така установка. Вона поки занадто дорога для масових споживачів?

Це досвідчена установка КЕУ-3. Ми зробили її, щоб показати силовим структурам і МНС саму можливість виробництва. Так що про ціну в даному випадку говорити не доводиться.

КЕУ-3 володіє сонячною панеллю приблизно на два кіловати і вітряком потужністю близько 3 кВт. Електростанція обладнана акумуляторами. Підтримуючи і змінюючи один одного в залежності від ситуації, сонячна батарея і вітряк дають близько 3 кВт вихідної потужності.

Зараз ми використовуємо цю систему як полігон для деяких дослідів і вимірювань реальної ефективності в наших умовах.

Установка КЕУ-3 займає місця приблизно як ларьок з морозивом і здатна живити енергією заміський будинок, тимчасовий табір військових або газовиків, невелику будмайданчик (фото MEMBRANA).

Якраз про умови роботи станцій хочеться поговорити окремо. Взимку з сонячних батарей потрібно зчищати сніг. Влітку - пил і пісок. У разі великих установок на сотні тисяч квадратних метрів це помітна проблема. Може, саме забруднення батарей, особливо помітне в деяких регіонах, стримує їх поширення?

Обслуговування сонячних батарей не набагато складніше, ніж обслуговування тих же антен супутникового телебачення та кондиціонерів. Досвід експлуатації великих станцій в Європі і Туреччині показує, що серйозних труднощів в цьому плані немає.

У нас є досвідчені сонячні модулі (в Москві, а також в нашій лабораторії на півдні), які роками працюють без особливої ​​уваги з боку людей.

Так, пил і пісок трохи знижують світлопропускання покриття СБ, причому більшу небезпеку тут представляє не забруднення, а ерозія поверхні скла. Але це лише несуттєво знижує ефективність модуля. Та й на його очищення потрібно не так вже й багато часу і сил.

Карта інсоляції Росії (ілюстрація з сайту newpolus.ru).

І ще про умови. За кількістю сонячних днів в році Росія не числиться в лідерах, але все ж на півдні країни і ще в Сибіру інсоляція дуже солідна. Стало бути, списувати відсутність у нас великих сонячних установок на кліматичні особливості країни не цілком розумно?

Я вже говорив, що справа не в нестачі сонця, а у відсутності державної політики.

Існують екологічні проблеми, пов'язані з виробництвом сонячних батарей і їх утилізацією після закінчення терміну служби? Деякі типи СБ містять токсичні елементи. Та й випуск кремнію для ФЕП супроводжується забрудненнями, витратами енергії, хімреактивів. Небезпека цієї сторони процесу перебільшена? Або тут є ще над чим попрацювати?

Екологічні проблеми при виробництві сонячних батарей багато в чому аналогічні проблемам, характерним для будь-яких хімічних і металургійних виробництв, скажімо, нафтохімії або випуску пластмас. Існують і досить ефективні способи їх мінімізації.

Аналогічним чином справа йде і з утилізацією старих сонячних батарей. У налагодженні цього процесу при забезпеченні виконання всіх екологічних нормативів немає ніяких складнощів.