Равнение на солнце

Сторонники традиционных энергоносителей продолжают уповать на скорое разоблачение «глобальной мистификации», с которой в определенных российских кругах связывают рост популярности альтернативной энергетики. Победа в Америке Дональда Трампа еще больше укрепила их надежды, поскольку новый американский президент подозревается (и не без оснований) в связях с нефтяным лобби. Мало того, в этом году он уже отчетливо дал понять, что будут урезаны (или вовсе ликвидированы) правительственные программы по борьбе с глобальным потеплением. Отметим, что государственная поддержка ВИЭ в развитых странах очень часто обосновывалась именно этой борьбой. В этом смысле отказ США от участия в подобных программах воспринимается как отчетливый разворот в сторону традиционных видов топлива – все той же нефти, угля и газа.

Мы не будем сейчас гадать, какими мотивами на самом деле движим новый президент США и способен ли он реально переломить мировые энергетические тренды (даже при всем его желании). В любом случае динамика последних лет – совсем не в пользу наших «традиционалистов». Достаточно посмотреть, как выглядела ситуация с альтернативной энергетикой еще в самом начале тысячелетия и что произошло в последнее время, чтобы убедиться в этом. Так, в 2001 году в структуре мирового энергопотребления на долю ВИЭ приходилось всего 8,3%. Для сравнения, на нефть приходилось 38,8%, на уголь – 23,7%, на газ – 22,7%, на атомную энергию – 6,5 процентов.

Согласно современным прогнозам, к 2020 году на долю всех видов ВИЭ уже будет приходиться 39 процентов. В том числе на солнечную энергетику – 10%, на ветроэнергетику – 15%, на энергию биомассы – 4 процента. Доля нефти сократится до 20%, доля угля – до 3,9 процентов. Доля газа, правда, вырастет и составит 30 процентов. Но принципиально важно то, что солнечная энергия превысит атомную (на последнюю придется только 7 процентов).

Мы уже неоднократно упоминали недавний рекорд, когда в Германии, в начале мая 2016 года 87% всей выработанной энергии пришлось на возобновляемые источники (солнце и ветер) – 55 ГВт из 63 ГВт. В результате цены на электроэнергию упали настолько, что стали отрицательными (!). Специально отметим, что в Германии за десять лет – с 2005 по 2015 годы – ВИЭ перегнали все традиционные технологии и стали основным источником электроэнергии. Если в 2005 году на долю ветрогенерации приходилось 4,4%, а на долю солнечной энергии – только 0,2%, то спустя десять лет на ветер приходится 13,3%, на долю солнца – 5,9 процентов.

Солнечная электростанция в Крыму Наши «традиционалисты», как правило, связывают такой рост с нерациональной (якобы) государственной политикой, ставящей-де под угрозу будущее западных стран ввиду создания там «крайне ненадежной» системы энергоснабжения. На самом же деле эти люди просто живут представлениями двадцати-тридцати летней давности, когда та же фотовольтаика воспринималась исключительно как нечто «экзотическое». И надо сказать, что тогда мало кому приходило в голову, что за короткий промежуток времени произойдет такой небывало резкий подъем ВИЭ. Например, с 2006 года начался буквально «взрывной», экспоненциальный рост выработки солнечной электроэнергии, и такая динамика продолжалась в течение шести лет. С 2012 года происходит уже не взрывной, но всё же достаточно уверенный рост. Причем отметим, что с 2012 года солнечной энергетикой стали активно заниматься в азиатских странах. Иначе говоря, Западная Европа подала хороший пример, который был подхвачен в Азии. И в этом случае вряд ли у нас есть основания утверждать, будто европейский опыт оказался каким-то временным «баловством» богатых государств.

Не стоит забывать, что развитие данного направление напрямую связано с  совершенствованием самих технологий. Так, резко упала себестоимость получения поликристаллического кремния (примерно в семь раз!). Параллельно растет и КПД солнечных панелей. Так, в ноябре прошлого года появилась информация о том, что ученые Калифорнийского университета в Беркли достигли рекордного КПД в 26 процентов. А в январе уже этого года в СМИ прошло сообщение, что японские инженеры почти на 40% увеличили КПД солнечных элементов.

В общем, в развитых странах в этом направлении полным ходом идет научно-исследовательская работа. И на этом фоне наша страна находится в двусмысленном положении как раз из-за наличия изрядной доли скепсиса и предрассудков у тех людей,  от которых зависит принятие стратегически важных решений. Несмотря на то, что наши ученые также стараются не отстать от времени и разработать принципиально новые технологии ВИЭ, они остаются невостребованными из-за сохранения в экспертном сообществе нелепой дискуссии по поводу того, «надо нам оно или не надо?». То есть, когда вокруг нас многие страны уже активно делают, внедряют и развивают, мы всё еще цепляемся за прошлое и предаемся бесплодным спорам на глобальные темы.

Напомню еще раз, что в Институте теплофизики СО РАН разработана принципиально новая технология изготовления солнечных элементов на основе холодной неравновесной плазмы. Основным элементом этой технологии является холодный плазмотрон собственной разработки, включающий в себя электронную пушку для формирования активирующего пуска электронов и соплового блока для подачи сырья в виде сверхзвуковой струи. При взаимодействии пучка электронов с газовой струей образуется холодная неравновесная плазма, в которой с очень высокими скоростями протекают реакции, приводящие к получению различных полезных продуктов.

Главное преимущества созданного метода связано с малыми габаритами такой установки, что существенно сказывается на стоимости оборудования и в итоге в несколько раз снижает инвестиционные вложения в сравнении с традиционными методами. Данная технология позволяет отказаться от строительства больших заводов и позволяет перейти на модульный принцип (что, как мы понимаем, особо важно в наше непростое кризисное время). К тому же, по словам разработчиков, здесь значительно ниже и энергетические затраты на производственный процесс.

К сожалению, российские государственные корпорации до сих пор не заинтересовались этой технологией, и потому нашим разработчикам пришлось искать заказчика в ближнем зарубежье. Конкретно, в республике Казахстан, где к инновациям относятся более внимательно. Возможно из-за того, что здесь не принято много рассуждать о глобальном, как это происходит в нашей стране.

Олег Носков

В статье использованы материалы, предоставленные лабораторией молекулярной кинетики Института теплофизики СО РАН.