Современное развитие мировой экономики неотъемлемо связано с ростом темпов производства энергии. Это определяется многими факторами: общим увеличением мирового производства товара, развитием транспорта и телекоммуникаций, разработкой отдаленных месторождений полезных ископаемых, утилизацией отходов, ростом потребления энергии в быту, техническим перевооружением армии и тому подобное. Поэтому темпы роста производства энергии превышают нынче темпы роста населения Земли. Сейчас перед энергетикой стоит много проблем, и самая острая — проблема ее источников. Сейчас 6 млрд. человек на Земле потребляет больше 12 млрд. кВт энергии в год. Она производится за счет угля на 26%, нефти — на 42%, газа — на 20%, гидроэнергии — на 4%, работы атомных станций — на 5%, других источников — на 3%. То есть около 90% энергии мы получаем за счет органических видов топлива — нефти, угля, газа.
По различным оценкам, органического топлива нам будет достаточно еще на 50—100 лет. Однако использование его сопровождается высоким уровнем загрязнения атмосферы Земли. То же самое можно сказать и об ядерной энергетике, которая имеет значительно больше сырьевых ресурсов, нежели органическое топливо. Сегодня, по мнению многих специалистов, она уже не может считаться перспективным видом энергии из-за высокого риска радиоактивного загрязнения окружающей среды.
Все мы понимаем: обычный климат изменился бесповоротно. Обычными для нас стали небывалой силы смерчи далеко вне зоны тропиков, наводнения, засухи и пожары, которые уничтожают целые регионы. Уже и ЮНЕСКО, и ООН признали: произошло необратимое нарушение экологического равновесия, вызванное безответственной деятельностью человека, которая продолжает и дальше наращивать объемы производства и потребления, не заботясь о последствиях.
ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА НЕ ИМЕЕТ РАВНЫХ
Поэтому в мире все больше начали обращать внимание на использование восстанавливаемых источников энергии. Практически все источники энергии полностью обусловлены прямым действием Солнца. Одним из наиболее перспективных источников энергии является прямое превращение солнечного излучения в электрике в полупроводниковых солнечных элементах. Нынче индустрия, которая связана с производством солнечных батарей, переживает небывалый бум. Наиболее интенсивно солнечная энергия используется в Европе: по количеству лидирует Германия, а по количеству на одного жителя страны — Швейцария.
Солнечная энергия не имеет себе равных по экологичности и ресурсной базе. Материалом для изготовления солнечных батарей является кремний. Один килограмм кремния в фотоэлектрической станции за 30 лет производит электрическую энергию, для производства которой на тепловой электростанции требуется 75 т нефти. Расчеты показывают — необходимы сравнительно небольшие площади, чтобы обеспечить человечество электроэнергией. И такая энергетика действительно является абсолютно экологической — она не нагревает дополнительно Землю, поскольку использует солнечные лучи, которые все равно падают на нашу планету.
Получение электроэнергии из солнечных лучей стало рентабельным не сразу. До сих пор главным препятствием на пути широкого внедрения солнечных батарей, которые преобразуют солнечные лучи в электричество, была цена, но благодаря стремительному развитию солнечной энергетики за последнее десятилетие, цены на дорогие кремниевые батареи снизились почти втрое.
В Украине еще во времена Союза было развернуто производство кремния в чрезвычайно широких масштабах: в Волновахе Донецкой области, на Запорожском титано-магниевом комбинате (ЗТМК), на светловодском заводе «Чистые металлы». Это была почти сугубо украинская монополия. Кремний хотя и был не наивысшего качества, но в современных условиях его производство можно было бы довести до более качественного уровня. Собственно, это было золотое дно, однако Клондайка не вышло. Но с распадом Союза производство кремния вообще прекратилось.
Единственное, что еще сдерживает распространение солнечной энергетики — это высокая цена энергии, получаемой от солнечных элементов. Поэтому окупаемость энергии, которая производится солнечными батареями, составляет более 20—30 лет. Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии, которая производится фотомодулями, сегодня значительно выше, чем для традиционной энергетики, но следует заметить, что во-первых: эта величина имеет тенденцию к уменьшению для солнечной энергетики и к росту для традиционной энергетики, а во-вторых: солнечная энергетика может успешно конкурировать с традиционной в тех случаях, когда потребление энергии сравнительно небольшое, а подвести электроэнергию от общей электросети дорого или совсем невозможно. В этих случаях на первый план выступает не стоимость электроэнергии, а ценность или необходимость тех функций, которые осуществляются за счет электроэнергии. Кроме того, срок работы солнечных элементов практически неограничен и может составлять десятки лет.
ИДЕЯ ПРОСТАЯ, НО НЕДЕШЕВАЯ
Чтобы привлечь внимание к возможностям использования возобновляемых источников энергии, европейское отделение Международного союза солнечной энергии (MCCE) (ISES-Europe), начиная с 1994 года, на добровольной основе организовывает ежегодный День Солнца. Именно процесс творчества приводит к росту осознания важности тематики среди детей, учителей, родителей и общественности.
В развитых странах осуществляются мощные инвестиции в новые научные разработки, главная цель которых — удешевление солнечной энергии, что повлечет за собой формирование новых рынков потребления. Правительства США, Японии и Западной Европы стимулируют потребление солнечной энергии населением, в первую очередь, потому что эта энергия экологически чиста и позволяет экономить ограниченные ресурсы органичного топлива.
Европейская комиссия еще в марте 2001 года внесла на рассмотрение европейских стран предложение объединить электрорынок континента до 2005 года. Тем самым она выполнила требования Европейского Союза относительно дальнейшего развития европейского внутреннего рынка электроэнергии. Государства-члены ЕС, в свою очередь, стремятся как можно больше удешевить ее производство. При существовании традиционных средств производства, они все больше внимания уделяют развитию ветровой и солнечной энергетики в промышленных масштабах. Большие надежды возлагаются именно на энергию солнца. Даже нефтяные компании, которые являются конкурентами использования солнечной энергии, не соревнуются за энергетический рынок, а наоборот, вкладывают деньги в нетрадиционную энергетику.
Например, в прошлом году английская Financial Times сообщила, что англо-голландский нефтяной гигант Royal Dutch/Shell собирается ежегодно инвестировать от $ 500 млн. до $ 1 млрд. в нетрадиционную энергетику. Подобно другим ведущим нефтяным компаниям, Shell заблаговременно готовится к тем временам, когда разработка и добыча нефти перестанет приносить пользу.
Фрайбург — город в Германии, который известен во всем мире своими солнечными технологиями. В городе с 200-тысячным населением есть несколько сотен компаний, которые работают в сфере экологии. Одна из них — Solar Fabrik — частная компания с 10-летним опытом работы. В Фрайбурге расположено немало известных учреждений, которые занимаются исследованиями в отрасли энергетики, в частности, Институт Фраунгофера по солнечным энергетическим системам.
Международные энергетические компании — такие, как Shell, RWE и Vattenfall — имеют в Германии производственные мощности, связанные с солнечной энергетикой. В стране их привлекают государственные субсидии, нацеленные на содействие развитию альтернативных источников энергии. Например, город Остин (США), с населением около 650 тысяч жителей, намеревается стать лидером страны в производстве солнечного оборудования. Муниципальная коммунальная служба города Austin Energy в конце прошлого года поставила перед собой цель получить до 2020 года 35% энергии за счет ВИЭ и повышения энергоэффективности. Компания надеется добиться своей цели путем внедрения многочисленных скидок и займов в отрасли солнечной энергетики для жилищного и коммерческого секторов.
КТО УВИДИТ И РАСКРОЕТ НАШИ ВОЗМОЖНОСТИ?
Согласно подсчетам специалистов, на территории Украины количество солнечной энергии составляет 1000—1350 кВт/час на кв.м. По уровню воздействия солнечного излучения страна разделена на четыре региона. Самым перспективным является южный.
Сегодня украинские ученые предлагают ряд конструктивных решений для повышения эффективности превращения солнечной энергии. Среди них: использование рельефной поверхности батарей, формирование батарей с двухсторонними коллекторами, использование оптических концентраторов солнечных потоков. Немало могут дать технологические совершенствования и новые материалы, в частности, широкое использование тонких пленок кремния на органических, металлических, стеклоподобных подкладках. Перспективными являются многослойные структуры полупроводников с переменной шириной запрещенной территории. Наконец, солнечные элементы с использованием органических материалов уже сейчас дают КПД до 7—10%. Однако важнейшей и самой интересной для исследователей является перспектива массового появления солнечных батарей третьего поколения, которые используют принципиально новые физические принципы работы. Это — батареи на основе квантовых сверхрешеток. По оценкам экспертов, эти элементы третьего поколения уже в 30-летней перспективе позволят произвести батареи с чрезвычайно высоким КПД (до 80%) и с умеренной ценой в 100 евро за кв. м. Это даст возможность получать промышленную электроэнергию по цене в 0,03 евро за кВт/час — меньшей, нежели на традиционных тепловых или атомных электростанциях. Конечно, так будет, если будет оказана масштабная государственная поддержка промышленному производству и научным поискам.
Таким образом, использование в Украине альтернативных источников энергии, в первую очередь, солнечной энергетики, без сомнения, даст пользу. Экономика Украины имеет соответствующие мощности по производству необходимых компонентов и созданию инфраструктуры такой энергетики. Производственные возможности только таких гигантов микроэлектроники, как производственные объединения «КВАЗАР», «ИРВА» (Киев), «Гравитон» (Черновцы), «Хартрон» (Харьков), «Гамма» и «Электроавтоматика» (Запорожье), «Днепр» (Херсон), «Позитрон» (Ивано-Франковск) позволяют проводить полный технологический цикл создания солнечных элементов. Украина имеет высококвалифицированный научный потенциал в этой отрасли.
Такая трансформация потребует большой политической воли ответственных лидеров. Программа действий, которая за этим должна стоять, понятна: финансирование государством промышленности солнечных преобразователей, дотация на потребление экологически чистой энергии и масштабное расширение финансирования научных разработок. Опыт других городов мира уже доказал, что есть отличный от традиционного энергетический путь, и если наше мышление не изменится, в ближайшей перспективе нам придется импортировать энергию, полученную за счет ВИЭ, с Запада.
