Перспективы развития солнечных фотоэнергетических установок

По мере того как за последние 10 лет снижались цены на солнечные элементы, появилась возможность постройки крупных фотоэлектрических установок. В США в 70-е годы были выделены средства на строительство 9 электростанций средней мощности от 10 до 100 кВт. К 1984 г, было построено 14 относительно крупных солнечных электростанций мощностью от 200 кВт до 7 МВт в США, Японии, Италии, Саудовской Аравии и ФРГ. Европейское сообщество и ряд отдельных стран разрабатывают 20 демонстрационных установок мощностью от 15 до 300 кВт. В Японии работает свыше 10 электростанций такого типа, имеющих мощность от 3 до 200 кВт, а в 1985 г. вошла в строй станция мощностью 1МВт, построенная организацией разработки новых источников энергии. Японский проект "Солнечное сияние", который начал осуществляться в 1974 году, объединяет работы по изучению возобновляемых источников энергии, с тем чтобы к 2000 г. в значительной мере удовлетворить за счет них энергетические потребности страны.

Крупнейшая из существующих солнечная электростанция находится в Кариса - Плейнз в Калифорнии. Она была построена менее чем за год и имеет пиковую мощность, равную 7,2 Мвт. Учитывая возможные усовершенствования в производстве новых материалов и создании новых устройств, следует ожидать, что к 2000 г. электроэнергия, вырабатываемая фотоэнергетическими установками, сможет конкурировать по цене с энергией, вырабатываемой обычными электростанциями. Последние будут производить электроэнергию по цене от 3 центов за 1 кВт/ч (гидроэлектростанция) до 35 центов за 1 кВт/ч, (тепловые станции, работающие на угле).

К тому времени фотоэнергетические установки будут вырабатывать электроэнергию по цене 15 центов за 1кВт/ч. Прогнозируемое дальнейшее усовершенствование в этой области должно привести к снижению стоимости энергии до 8 центов за 1кВт ч.

Солнечная фотоэнергетическая установка обладает рядом достоинств, помимо того что использует чистый и неистощимый источник энергии. Она не имеет движущихся частей и поэтому не требует постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала. Солнечные элементы легко производить массовыми партиями, подобно тому, как сейчас производятся транзисторы и интегральные схемы. Это должно привести к снижению их стоимости за счет снижения затрат, достигаемого при массовом производстве.

Электростанция, мощность которой измеряется мегаваттами, может быть построена менее чем за год - значительно быстрее, чем обычная электростанция, и тем более - атомная. По этой причине есть возможность гибко учитывать изменения, обусловленные требованиями потребителей.

Быстрое снижение стоимости фотоэлектричества (от 60 долл. за 1кВт/ч. до 1 долл. в 80-е годы и 20-30 центов сегодня^ и образование в этой области рынка повысили потребность в такого рода энергии, причем она возрастает на 25% в год. Сегодняшняя стоимость фотоэлектричества все еще примерно в 5 раз выше стоимости электричества от традиционных источников, но прогресс в этой области обгоняет прогнозы.

КПД преобразования энергии в фотоячейке в лабораторных условиях повысился с 16-18% в середине 70-х годов до 28% в настоящее время для ячейки с кристаллическим кремнем и до 35% для ячейки с полупроводником на основе арсенида галлия (ячейка с двумя слоями, которые поглощают различные части солнечного спектра).

Появился новый класс перспективных фотоматериалов на базе тонких пленок полупроводниковых материалов. Хотя эти ячейки в общем случае менее эффективны (КПД 16%), потенциально они будут иметь очень низкую стоимость, возможно, в 10 раз меньше стоимости в массовом производстве существующих фотоэлектрических модулей. Тонкопленочная технология особенно ценна для снижения себестоимости в массовом производстве и для нее достаточно очень малые количества активного материала. Фотоэлектрические системы требуют минимального обслуживания, не нуждаются в воде и поэтому хорошо приспособлены для отдаленных и пустынных районов. Диапазон их мощностей очень широк -от сравнительно небольших портативных установок в несколько ватт до многомегаваттных электростанций, покрывающих миллионы квадратных метров площади. Малые фотоэлектрические системы являются потенциально экономически выгодными даже в относительно облачные дни или на высоких широтах, где использование солнечной энергии представляется неэффективным.

В частности в ФРГ была доказана экономичность использования солнечной энергии для энергоснабжения потребителей в тех местах, где не проложены еще распределительные сети. Например, для обеспечения электропитанием отдельных горных приютов или автоматических радиостанций, малых телепередающих устройств, линейных телефонов на автострадах или для гальванической противокоррозионной защиты магистральных трубопроводов.

Поскольку поступление солнечной энергии периодично, фотоэлекрические системы наиболее рационально включают в гибридные станции, использующие и солнечную энергию, и природный газ. Гибридные маломощные станции, состоящие из фотоэлектрических панелей и дизельных генераторов, уже являются надежными поставщиками энергии