Фотоэнергетика мира. Первые опыты использования солнечной энергии. Преобразование солнечной энергии в теплоту, работу и электричество. Башенные и модульные электростанции

настоящему моменту современный рынок фотоэнергетической продукции характеризуется довольно быстрым и устойчивым ростом, составляющим более 15% в год. Ежегодное производство фотоэлектрических модулей (ФМ) в 1999 г. превысило 200 МВт, а в 2000 г. выросло до отметки в 255 МВт (Таблица 1), при этом стоимость ФЭС, подключенных к централизованным сетям энергоснабжения, составила порядка 8 USD за 1 Вт установленной мощности системы.

Таблица 1.     Мировой фотоэнергетический рынок (МВт)

Во многих странах мира намечаются и проводятся грандиозные правительственные программы стимулирования развития фотоэнергетики, однако особые усилия в этой области прилагаются в Японии, США и Германии.

9.1  Фотоэнергетика в сша

Объем производства ФМ в США к 1999 г. достиг 60,8 МВт. Сектор рынка сетевых ФЭС в этот год вырос на 68% и превысил в сумме 20 МВт, что произошло по трем причинам (Таблица 2). Во-первых, в соответствии с проектом, разработанным в муниципальном районе Сакраменто, были установлены ФЭС, подключенные к сетям, общая мощность которых составила порядка 1,2 МВт. Во-вторых, в рамках проводимой с 1997 г. программы «Миллион солнечных крыш» введено в строй почти 300 кВт мощностей (в основном ФЭС, установленные на крышах учебных заведений) и, в-третьих, калифорнийская схема субсидирования (оплата каждых 3,00 USD/Вт частным покупателям ФЭС для жилого сектора) вызвала установку около 200 ФЭС мощностью от 2 до 4 кВт (всего приблизительно 600 кВт). Синдром-2000 (сбои в работе компьютеров в 2000 г.) не коснулся большинства систем в Калифорнии, что стимулировало дальнейшую закупку еще 200 небольших установок общей мощностью примерно 200 кВт.

Таблица 2. Развитие фотоэнергетики в США по секторам (МВт)

Проведенный экономический анализ потенциальных возможностей фотоэнергетики в США демонстрирует экономическую неэффективность применения ФЭС, подключенных к централизованным системам энергоснабжения городов, с использованием обычных схем финансирования энергетических проектов вплоть до 2010 г. В то же время, исследование калифорнийской программы субсидирования расходов на покупку ФЭС показывает, что в климатических условиях этого штата, при стоимости обычной электроэнергии 0,14 USD/кВтч (что почти вдвое больше среднего значения в стране), фотоэнергетика уже в настоящее время конкурентоспособна в сравнении с традиционными источниками энергии.

Предполагается, что рынок сетевой фотоэнергетики в США будет развиваться и далее с ежегод-4ым приростом установленных мощностей, не превышающим 15% в год, до тех пор, пока удельная стоимость ФЭС не снизится до уровня 3 - 3,5 USD/Вт_пик, или конгресс США не проникнется проблемами глобального изменения климата на планете и не сделает фотоэнергетику приоритетной статьей в бюджете страны (как в Японии или в Германии). Без этой поддержки рынку сетевой фотоэнергетики США потребуются ФМ, стоимость которых будет находится в пределах от 1,50 до 2 USD/Вт_пик. Этот рынок, вероятно, начнет развиваться с 2005 г., и с этой точки произойдет рост объема продаж ФЭС на рынке США.

9.2  Фотоэнергетика в Японии

В 1999 г. японские фирмы-производители фотоэнергетической продукции (Kyocera, Sharp, Sanyo, и Kaneka) сообщили о суммарном увеличении производства в стране на 63 % относительно уровня 1998 г. (от 49 до 80 МВт в год). Компания Kyocera достигла производительности в размере 30,3 МВт в год. Sharp - 30 МВт/год с приростом в 114% и Sanyo - 13,0 МВт с ростом в 106%. Укрепление рыночных позиций Sanyo произошло благодаря успешному внедрению производства фотоэлементов с нанесением аморфных кремниевых пленок на монокристаллическую кремниевую пластину с образованием гетеропереходов, что позволило достичь КПД элемента 18%.

Основная доля продукции японских производств (около 55 МВт в 1999 г.) направлялась на обслуживание национальной программы, согласно которой, начиная с 1994 г., планируется разместить сетевые ФЭС приблизительно на 70 тыс. крыш жилых домов. Перед началом проведения этой программы (1993 г.) в Японии фактически не было никакого рынка жилых ФЭС, связанных с сетями энергоснабжения. В рамках утвержденной правительством схемы финансирования энергетических проектов с использованием ФЭС частным покупателям в течение 1994 - 1997 гг. предлагалось субсидирование расходов на покупку системы в размере 50% В 1999 г. этот процент был сокращен до 35%. Несмотря на это, в период между апрелем 1999 г. и мартом 2000 г. было установлено более 17 тыс. ФЭС общей мощностью более 50 МВт.

По заключению государственных агентств, согласно анализу «экономики» проводимой программы, при 30%-м субсидировании и цене на электроэнергию - 0,27 USD/кВтч фотоэнергетика стала «реальным бизнесом», кроме того, многие японцы согласны оплачивать дополнительные рас ходы на производство «собственного фотоэлектричества». В связи с этим, было запланировано дальнейшее понижение размера субсидии в 2002 г. Это может стать причиной снижения темпов роста рынка фотоэнергетики в стране, поскольку без правительственного субсидирования расходов на покупку ФЭС, производимое фотоэлектричество к этому времени все еще будет стоить больше обычной энергии.

Таблица 3. Развитие программы установки сетевых ФЭС в Японии

Для того чтобы продолжилось дальнейшее развитие японского рынка сетевых ФЭС сложившимися темпами, необходимо снижение цен на оборудование систем, что ставит производителей этой продукции на данный момент в затруднительное положение. Однако в последнее время в этой области наметились позитивные тенденции, которые, без сомнения, в недалеком будущем сыграют важную роль в деле понижения стой местных характеристик фотоэнергетических технологий:

·  • Kaneka открыла новую линию по производству аморфного кремния с низкими затратами,

·  • Куосеrа, по германской технологии от Wacker Chemetronics, наладила