На протяжении многих тысячелетий человечество использовало природные ресурсы для получения энергии. Начиная с дров, которые сжигали, чтобы согреться и приготовить пищу, и заканчивая атомной энергетикой. Земные запасы оказались невечными, а потребности современного общества несопоставимо высокими, по сравнению с процессами возобновления. Самым перспективным направлением в поисках альтернативных источников энергии стали новые технологии солнечных панелей.

Гениальное изобретение

Уже в конце XIX ст. ученые стали задумываться над использованием энергии Солнца. Поводом послужила работа известного французского физика А. Беккереля – «Электрические явления, происходящие от освещения тел». В ней он описал фотовольтаический эффект – возникновения напряжения или электрического тока в веществах под воздействием света. Неоценимый вклад в 1873 г. сделал английский инженер-электрик У. Смит, открывший фотопроводимость селена. В 1887 г. немецкий физик Герц открыл внешний фотоэффект, изучив выход электронов из вещества при воздействии на него светом.

Еще более полувека ученые трудились над созданием прямого преобразователя света в электроэнергию. В 1950-х гг. специалистами компании Bell Laboratories была создана первая полноценная солнечная панель. Новые технологии сразу вызвали огромный интерес в космической сфере и, спустя всего 4 года, в космос были запущены американский и советский спутники, оснащенные солнечными батареями.

Солнечная энергия сегодня

Казалось бы, зачем строить ядерные реакторы, когда чуть более чем в 8 световых минутах от нас находится термоядерный источник колоссальной энергии – Солнце. Если представить мощность фотонного потока в Ваттах, то в среднем с учетом полюс-экватор, день-ночь и лето-зима, получится 325 Вт на 1 м². Учитывая площадь поверхности земли – 510,1 млн. км², выходит, что наша планета постоянно принимает 165,7 триллионов кВт в час.

За одни сутки от Солнца на Землю поступает столько энергии, сколько не смогут выработать за год все электростанции мира.

Преобразование световой энергии

В настоящее время использование энергии Солнца стало актуальной задачей. Ведь это самый дешевый и экологически чистый способ получения электроэнергии и тепла. По сравнению с ТЭС, конечная цена электроэнергии для потребителя обходится на 80% дешевле. Потребность в альтернативных источниках недорогой электроэнергии повысила спрос на солнечные батареи, а конкуренция между производителями дала стимул научным разработкам новых технологий.

Существует 3 способа преобразования световой энергии, которые уже широко применяются по всему миру.

Это самый простой способ с применением недорогого оборудования. Принцип действия заключается в нагревании воды Солнцем. Такие установки до недавнего времени применялись в основном только в жарких странах для горячего водоснабжения. Современные коллекторы, произведенные в России, рассчитаны для эксплуатации в северных регионах. При температуре на улице — 10°C в ясную погоду они нагревают воду до 80-90°C.

Сравнительно новая технология, которая активно внедряется в Германии. Изначально установка была задумана для получения дешевого водорода без причинения вреда окружающей среде. Сам водород ‒ это самое экологическое топливо. В отличие от углеводородов, продукт его сгорания ‒ обыкновенный водяной пар (H 2 + 0,5 O 2 → H 2 O). В ходе разработок был получен целый энергетический комплекс, способный обеспечить частное хозяйство электроэнергией, горячим водоснабжением и отоплением. В хорошую погоду электроэнергию вырабатывают батареи, а излишки энергии расходуются на получение водорода. При недостатке генерированного электричества, в ход пускается накопленный водород. Ведущие производители таких комплексных систем ‒ это компании HPS Home Power Solutions GmbH и CNX Construction.

Прямое преобразование энергии Солнца в электрическую постоянно совершенствуется и расширяется. Стремительный рост внедрения СЭС подтверждается статистикой. В 2005 общая мощность солярных проектов составляла всего 5 ГВт, а уже в 2014 – 150 ГВт. Сегодня в мире существует множество таких электростанций, самые крупные из которых:

• «Топаз», Калифорния – 1096 МВт;
• «Agua Caliente», Аризона – 626 МВт;
• «Mesquite», Аризона – 413 МВт;
• «Solar Ranch», Калифорния – 399 МВт;
• «Хуанхэ», Цинхай – 317 МВт;
• «Каталина», Калифорния – 204 МВт;
• «Xitieshan», Цинхай – 150 МВт;
• «Нинся Qingyang», Нинся – 150 МВт;
• «Перово», Крым – 133 МВт;
• «Серебро», Невада – 122 МВт.

В России в настоящий момент работает 23 СЭС общей мощностью 250,318 МВт. К тому же применяемое оборудование постоянно модернизируется, а мощности наращиваются.

В настоящее время в стадии проектирования и строительства на территории РФ находится 31 СЭС.

Кроме крупномасштабных энергетических проектов, солнечные батареи все больше применяются в быту и в различного рода устройствах. Их устанавливают на крышах частных домов, на опорах уличного освещения, встраивают в портативные зарядные устройства, вычислительную технику и автономные приборы освещения для придомовой территории.

Среди самых необычных решений можно отметить велодорожку в Нидерландах и километровый участок автодороги во Франции, выполненные с покрытием из фотоэлементов, а в Корее разработали батарею-имплантат. Он в 15 раз тоньше волоса, предназначен для вживления под кожу и способен питать имплантированные приборы.

Принцип действия

Светоприёмная панель состоит из ячеек (модулей), которые выполняются из двуслойного полупроводникового материала, обладающего свойством фотопроводимости. Верхний слой полупроводника типа «n» имеет отрицательный потенциал, а нижний типа «p» ‒ положительный. При попадании на верхний слой лучей света происходит внешний фотоэффект. Другими словами, полупроводник «n» начинает отдавать электроны. В это же время нижний слой «p», наоборот, способен захватывать электроны. Таким образом, если замкнуть цепь, подсоединив нагрузку к слоям, электроны, покинувшие верхний слой, устремятся через нагрузку к нижнему слою. Затем через p-n переход опять возвращаются в верхний слой.

Реальные достижения

Для создания модулей применяется множество материалов, самыми эффективными по лабораторным исследованиям оказались многослойные фотоэлементы типа GaInP/GaAs/Ge, показавшие коэффициент фотоэлектрического преобразования 32%. При этом в реальности были установлены значительно большие рекордные показатели.

Компания Sharp в 2013 г. создала трехслойный фотоэлемент на индиево-галлий-арсенидной основе, который показал результат КПД 44,4%. Их рекорд в этом же году превзошли ученые Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера. В конструкции своего фотоэлемента они применили линзы Френеля, чем добились показателя в 44,7%. Через год они превзошли сами себя и, благодаря особой фокусировке, линзы смогли достичь КПД 46%.

Современные разработки

Одно из перспективных направлений ‒ преобразование в электроэнергию всех спектров излучения. Разработки в этом направлении ведутся многими компаниями, институтами, научными центрами и результаты уже есть.

Теория наноантенн

Идея преобразования излучения Солнца в электрический ток по принципу выпрямляющей антенны, работающей в диапазоне оптических волн 0,4-1,6 мкм, появилась еще в 1972 г. и принадлежит Р. Бейли. Потенциальный КПД таких антенн в теории составит 85%. Первая попытка создать солярный преобразователь на наноантеннах была предпринята в 2002 г. компанией ITN Energy Systems, которая не увенчалась успехом. Несмотря на это, данная методика рассматривается как наиболее перспективная и исследования продолжаются.

Сегодня этот материал, как альтернатива кремнию, наиболее популярный среди производителей. Его стоимость намного дешевле, что в конечном итоге положительно влияет на цену продукта. При этом в его состав входит токсичный свинец, который долгое время пытались заменить. Группа нидерландских ученых, работая над этим вопросом, случайно совершила открытие.

Свинец заменили оловом и при тестовых исследованиях заметили странное явление. «Горячие электроны», то есть электроны с повышенной энергией, отдавали ее через несколько наносекунд, вместо нескольких сотен фемтосекунд, что значительно дольше. В обычных панелях такие электроны преобразовываются в тепло, а не в электричество. В данном случае за счет медлительности электронов появляется возможность преобразовать их в электроэнергию, до того, как они станут теплом.

Пока ученые выясняют, почему горячие электроны замедляют свое рассеивание и как можно заставить их рассеиваться еще медленнее. По словам профессора фотофизики и оптоэлектроники М. Лои, теоретические прогнозы КПД такой батареи составят 66%.

Идеальное излучение

Чтобы решить проблему поглощения светоэлементом всего спектра излучения Солнца, команда исследователей из Хайфа (Израиль) предложили нестандартное решение. В опытах они решили преобразовать солнечный свет в идеальное излучение. Для этого они разработали и применили уникальный фотолюминесцентный материал. Подобная технология используется в светодиодных лампах, где диодное свечение поглощается люминофором и преобразовывается в свечение, оптимальное для восприятия человеком. В случае с элементом, материал преобразует весь спектр излучения в свет, идеально поглощающийся панелью. По утверждению молодых ученых, преобразование света позволит увеличить конверсию в электричество до 50%.

Многослойные панели для установки на крыше

Ранее ученые из университета Нового Южного Уэльса предложили концентрировать излучение Солнца с помощью зеркал. Такая методика позволила значительно увеличить эффективность работы элементов. Сегодня эта технология применяется на множестве СЭС, однако для батарей, устанавливаемых на крышах частных домов, такая конструкция невозможна. Увеличить эффективность преобразования неконцентрированного света до 53% предложили разработчики германского научного центра Agora Energiewende.

В основе их изобретения лежит многослойная панель способная поглощать 4 диапазона света. Специальный преломляющий слой отражает инфракрасный спектр к кремниевой части и пропускает остальной свет к трехслойной панели. Первый слой ‒ индий-галлий-фосфид, второй – индий-галлий-арсенид и третий ‒ германий. Каждый поглощает свет в определенном диапазоне, и в результате получается «выжать» максимум энергии.

Теоретически конструкция идеальна, но на практике для применения на крыше возникли проблемы со сложностью обслуживания. Пока разрабатываемая для частного сектора батарея больше подходит для электростанций, но работы по ее усовершенствованию продолжаются.

Энергия днем и ночью

Особое внимание многих научных изданий привлекли разработки китайских ученых. Это не удивительно, ведь Китай в этой области держит первенство и является крупнейшим поставщиком солнечных панелей, пользующихся спросом по всему миру.

Китайские разработчики предложили панель, работающую не только в светлое время суток, но и ночью. Секрет заключается в слое люминофора с длительным послесвечением. Днем непоглощённый фотоэлементом свет задерживается люминофором, который светится ночью, отдавая энергию фотоэлементам. Хотя ночное КПД составляет всего 25%, такие батареи смогут значительно повысить эффективность солнечной энергетики.

Инженерные решения

С ростом СЭС по всему миру появляется новая проблема, особо актуальная для европейских стран. Для строительства таких электростанций необходимо большое пространство. В некотором плане эту проблему решают интеграцией фотоэлементов в дорожное покрытие и установкой светоприёмников на крышах. Но часто приходится модернизировать кровельные конструкции, а в некоторых случаях установка противоречит архитектурным особенностям. Актуальность повышения интеграционных возможностей солнечных батарей приобрела критическую отметку, поэтому над этим сегодня работают ведущие инженеры и архитекторы.

Кровля из фотоэлементов

Интересную конструкцию на конференции Solar Power International 2017 в Лас-Вегасе представила компания Hanergy. Кровельная плитка Hantiles представляет собой волнообразную черепицу со встроенными фотоэлементами. Совместив кровельный материал и фотоэлементы, сохраняется эстетический вид постройки, а кровельная конструкция не требует дополнений. К тому же по стоимости получается дешевле, чем приобретать отдельно кровлю и панели.

Облицовка стен солнечными панелями

Швейцарский центр микротехники и электроники «CSEM» предложил новую технологию по производству наружных стеновых облицовочных панелей, которые одновременно являются еще и солнечными. Особенность заключается в сохранении качеств облицовочного материала. Панели выглядят монотонно и обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Пока были представлены только белые варианты, но разработчики говорят, что возможен любой цвет.

Скоро вместо энергосберегающих окон можно будет устанавливать энергогенерирующие. Инновационное окно от разработчиков национальной лаборатории Лос-Аламоса визуально ничем не отличается от простых окон. При этом в них применен однокамерный стеклопакет со встроенными квантовыми точками на основе марганца на внешнем стекле и на основе селенид меди-индия на внутреннем. Стекла выступают в роли люминесцентного концентратора и, поглощая свет, перенаправляют его к краям рамы, где он преобразуется в электроэнергию встроенными фотоэлементами.

Еще дальше пошли немецкие инженеры из Йенского университета. Они предложили смарт-окна. Идея «умных» окон не новая. Раньше другими разработчиками предлагались стекла, изменяющие светопрозрачность и вырабатывающие электроэнергию за счет заламинированных фотоэлементов. В этот раз применена принципиально новая технология LaWin. Теперь к функциям окон добавилась способность работать как освещение и отопление.

Подзарядка на ходу

Японские разработчики из института RIKEN и Токийского университета изобрели ультратонкий гибкий фотоэлемент, который не боится воды и растягивающих нагрузок. При интеграции такой батареи в текстиль можно создавать одежду с возможностью подключения мобильных устройств или любой другой электроники.

164400.00 руб.

В корзину

Новейшая модель 2017г - это настоящий технический прорыв в солнечной энергетике.

Солнечная эл.станция "УралецНТ-Инфра" круглосуточную генерирует бесплатную электроэергию. Днем от солнца. Если солнце в облаках - она видит его через облака в инфракрасном спектре и все равно дает энергию. Ночью - энергия берется от реликтового теплового излучения нагретых днем объектов, звезд, луны. Это специальные солнечные батареи нового поколения+высоковольтная схема перевода избытка напряжения в ампераж для заливки в систему энергии.

В комплекте

1. Блок управления Уралец МРРТ высоковольтный 2х ядерный с дублированием контуров

2. Инвертор 4000вт чистый синус

3. Солнечные батареи 100вт 10 штук накопление (10квт-сутки) Резерв мощности на дополнительные солнечные батареи до 50 квт в стуки без переделки энергоблока.(Простой добавкой сонечных батарей)

4. АКБ КВАНТ 190 а-ч две шт

Новое - контроллер для ветрогенератора в подарок. На него можно ставить дополнительные солнечные батареи "Сила" или "Эксморк"

Солнечная электростанция на инфракрасных панелях в прямом смысле видит солнце сквозь облака и работает ночью за счет теплового излучения объектов (эффект прибора ночного видения)

Солнечные панели 125 ватт инфракрасные

размер 1100х1300мм

ток рабочий 2,6 а

напряжение 55 вольт с преобразованием в 24 в (Специальным высоковольтным энергоблоком Уралец)

"Признаки эксклюзивности электростанций Уралец ", такие как взрывозащита, управление отоплением, терморегуляция, климат-контроль, пожарная сигнализация, автоматика защиты от перегрузок - полностью сохранены в энергоблоке станций нового поколения образца 2017г

АКБ в комплекте - 190+190 а-ч свинцово - кальциевые по живучести соответствуют гелевым. (Имеется в виду эффект, когда при ежеднгевном использовании что гелевые, что кальциевые батареи служат 5 лет) Однако гелевые в 2 раза дороже кальциевых.

И конечно же - надежный, проверенный временем инвертор Чистого синуса 4 квт тяговой и 6 квт пиковой мощности " Прогресс 24-6000" от Альфаэлектроники (Новосибирск) по цене завода 26000 руб с понятным и удобным РУССКОЯЗЫЧНЫМ меню управления и гарантийным и постгарантийным ремонтом в России - по прежнему занимает достойное место в системе Уралец-Инфра.

В последние годы человечество широко использует солнечные батареи в качестве альтернативного источника энергии. Используемые сегодня керамические фотоэлементы в системах преобразования солнечного излучения в электрическую энергию, постоянно совершенствуются с целью увеличения КПД. Кроме того, традиционные панели, которые не всегда вписывались в дизайн экстерьера постепенно уходят в прошлое, а на смену им приходят новые дизайнерские конструкции.

Чтобы не испортить внешний вид дома, необходимо использовать солнечную черепицу с интегрированными фотоэлементами. Такое кровельное покрытие способно совмещать свои основные функции, связанные с защитой жилища с выработкой электроэнергии, которая может использовать для бытовых нужд. При использовании для кровли солнечной черепицы имеется возможность сбрасывать излишки получаемой электроэнергии в общую электросеть, таким образом, уменьшая собственные затраты.

На современном рынке самым известным зарубежным производителем является английская компания«Solar Slate», которая выпускает высококачественные кровельные изделия с встроенными фотоэлементами, которые даже при близком расстоянии невозможно отличить от стандартного покрытия.

Уверенно себя чувствует на рынке и российская компания «Инноватикс», которая производит черепицу с встроенными фотоэлементами мощностью 6, 8 и 10 Вт. Причем отличительными особенностями изделий является следующее:

• Количество используемого при производстве полупроводникового материала уменьшено в 4 раза;
• Специальная оптическая система позволила достичь четырехкратной концентрации солнечного излучения.

Такие конструкторские новшества позволили снизить стоимость изделий. И на сегодня цена солнечной черепицы от отечественного производителя приблизительно в 3 раза ниже зарубежных аналогов.

Основные достоинства любой солнечной черепицы:

• Длительный срок эксплуатации, который может составлять более 20 лет;
• Малый вес панелей, что не утяжеляет кровельную конструкцию;
• Высокая прочность и устойчивость к неблагоприятным атмосферным явлениям.

Монтаж солнечной черепицы не сложен. Важно, что панели с фотоэлементами полностью совместимы со стандартными изделиями и могут устанавливаться в нужном месте кровли, полностью сочетаясь с общим покрытием.

Видео “солнечная черепица”:

Не так давно на рынке использования солнечной энергии появились инновационные разработки, предполагающие использование оконных стекол в качестве солнечных батарей. Американская компания «Pythagorus Solar Windows» предложила устанавливать фотоэлементы непосредственно в стеклопакетах.

Такие модули оптимально использовать в городских высотках, которые требуют больших затрат электроэнергии. При этом нет возможности покрывать ее расход, используя традиционные солнечные батареи в связи с малой площадью кровли.

Технология предусматривает установку тонких полос кремниевых фотоэлементов непосредственно между стеклами в стеклопакетах. В этом случае они не только будут вырабатывать электроэнергию, но и защищать внутренние помещения зданий от перегрева, блокируя солнечные лучи. По внешнему виду такие окна напоминают открытые жалюзи, поэтому не перекрывают вид из окна.

Другие разработчики предлагают для окон использовать стекла со специальным полупрозрачным покрытием. Такой слой является активным и преобразует световое излучение в электрическую энергию, которая аккумулируется в специальных полупрозрачных проводниках.

Видео на английском:

Сегодня учеными разработан гибридный солнечный элемент, который позволяет для выработки электроэнергии использовать не только световое излучение, но и тепло. В конструкции такой панели фотоэлемент соединен с полимерными пленками. Сегодня в процессе самых оптимальных характеристик ученые экспериментируют с различными материалами.

Наиболее эффективным показал себя чистый полимер с хорошей проводимостью под названием PEDOT. Такая пленка покрывается тонкопленочным солнечным элементом и устанавливается на специальную пироэлектрическую тонкую пленку и термоэлектрическое устройство. С помощью данных компонентов производится преобразование тепловой энергии в электричество.

Экспериментальным путем было установлено, что нагреваясь под солнечными лучами, такое устройство может собирать в 20 раз больше энергии в сравнении со стандартными солнечными модулями.

Видео “новые гибридные солнечные батареи” (на английском):

Солнечные батареи на основе квантовых точек

Группой ученых университета Торонто был создан принципиально новый материал, который позволяет преобразовывать солнечное излучение в электрическую энергию. Принцип его изготовления основан на использовании полупроводниковых наночастиц, которые имеют название квантовые точки.

Взвесь полупроводниковых наночастиц легко может наноситься на любую поверхность, подобно аэрозоли. Такой инновационный подход существенно снижает стоимость производства солнечных батарей, а, следовательно, предполагает уменьшения стоимости солнечной энергии.

Результаты исследований показали, что новый материал позволит создать высокоэффективные системы преобразования светового излучения в электрическую энергию.

Солнечные батареи на базе биологической энергии

Группа ученых Кембриджского университета уже в течение нескольких лет занимается разработкой солнечных батарей нового поколения, работающих на базе биологической энергии от фотосинтеза растений. К сожалению, пока не удалось достичь значительного прорыва в этой области, и КПД от таких систем зафиксирован на уровне 0,1 %. Но, тем не менее, такие разработки заслуживают внимания в связи с низкой затратностью и простотой внедрения.

Сегодня учеными разрабатываются уникальные концепции биологических солнечных батарей. К примеру, среди вариантов имеются:

• Лампы, источником питания для которой является мох;
• Колонии «зеленых мачт» из быстрорастущих растений, которые могут стать украшением любого города;
• Отдельные панели для домашнего использования;
• Офшорные электростанции, напоминающие по внешнему виду листья кувшинок.

Солнечные батарее нового поколения позволят в недалеком будущем использовать в максимальном количестве солнечную энергию. Это позволит обеспечить электроэнергией самые отдаленные места на планете и заменить традиционные источники электроэнергии экологически чистыми и возобновляемыми.

Кто запретит нам мечтать!

Всё чаще учёными рассматривается вечный двигатель как один из видов альтернативных источников энергии, возобновляемых природой безвозмездно. Если брать точку зрения закона сохранения энергии, тогда такой двигатель невозможен. Но названный закон действует только для замкнутых электрических сетей.

Мы подключаем электроприбор в сеть вилкой двумя проводниками. Подключи один — электротока не будет, потому что цепь не замкнута. А Николо Тесла, сербский учёный, ещё в начале прошлого века продемонстрировал передачу тока по одному проводнику. И был уже на пороге открытия передачи тока вообще без проводов. Тем самым, учёный доказал, что вечный двигатель возможен, но при условии разомкнутой сети.

Тесла одним из первых понял, что Земля и околоземное пространство представляют из себя незамкнутую электрическую сеть. Значит, закон сохранения энергии при такой сети не действует и есть возможность получать из космоса неиссякаемую энергию и приводить в движение вечные двигатели. Впервые воочию учёный продемонстрировал свою идею в 1931 году на бесшумном автомобильном электродвигателе и ездил целую неделю без аккумуляторов и зарядных устройств.

Современники ему не поверили. Учёного обозвали шарлатаном. Типичный пример для любой эпохи, когда человека, опережающего своё время в открытиях или идеях, завистники или шельмуют, или заключают в психушку. Слава Богу, чаша сия миновала Тесла, но ненормальным его считали до конца его дней и шельмованию он подвергался постоянно.

Однако, и поныне есть скептики, не верящие ни в какие чудеса. По их мнению, природные двигатели существуют, но их нельзя назвать «вечными», потому что они не постоянны. Сейчас всё крутится-вертится, через час ветер затих, солнце скрылось за облака или наступила ночь и «вечный» двигатель замолчал. Другое дело гидроэлектростанция, или атомная – там есть возможность получить «вечный» двигатель на продолжительное время, но назвать его абсолютно вечным тоже нельзя.

По большому счёту, правомерность вечных двигателей не стыкуется с Законом сохранения энергии, который до сих пор не опровергнут ни одним из известных лабораторных экспериментов. Таково мнение скептиков.

Между прочим, вы сами можете сделать вечный двигатель:

Так что, теперь и мечтать нельзя, как это успешно делал Николо Тесла? Он мечтал о передаче электроэнергии на большие расстояния без проводов и разрабатывал новые подходы к решению данной проблемы. Ему удавалось включать и выключать электродвигатель на значительном удалении от него, включать лампочки без всякой проводки. Это происходило в 1892 году, а секреты великого учёного не разгаданы до сих пор.

Ищем слабые места в законе

Закон сохранения и превращения энергии в свободной интерпретации трактуется так: в любых природных явлениях энергия просто так не возникает и не исчезает. Она переходит из одного вида в другой, но при этом её значение уменьшается. И немыслимо думать ни о каком вечном двигателе без приложения постоянных дополнительных усилий.

Но люди веками ищут возможность создания вечного двигателя. Вот примеры нескольких изобретений:

Учёные ломают головы над тем, как бы обойти этот тормозной закон и двинуть науку на службу человечества по пути, который нащупал Николо Тесла 122 года тому назад и унёс с собой в могилу свои секреты. Как найти эти природные «дополнительные усилия», чтобы без участия человека с помощью возобновляемых источников энергии заработал вечный двигатель?

Кое что учёными в этом направлении уже сделано. Институт имени А.Иоффе в Петербурге открыл центр по изготовлению тонкоплёночных солнечных батарей, способных вырабатывать энергию не только при прямом воздействии солнечных лучей, но даже при инфракрасном излучении. Значит, — ночью.

Зацепка найдена, которая может привести к тому, что на законе сохранения энергии можно будет в ближайшем времени поставить жирный крест. К такому же мнению пришли и учёные из подмосковной Дубны, речь о которых в следующем разделе.

До утренней встречи, солнце!

Почему у нас в стране использование солнечной энергии на таком низком уровне? Да и мир не может гордиться преобладающим обузданием возобновляемой солнцем энергии. В чём причина?

Солнце здесь не причём. Во-первых, до настоящего времени человеческое сообщество не научилось превращать дневной свет в электрический ток с должным КПД. Во-вторых, выпускаемые солнечные батареи работают только днём и в ясную солнечную погоду. И, в-третьих, не изобретены ещё эффективные и безопасные аккумуляторы для достаточного накопления энергии, которой хватит до следующего светового дня. А что тогда делать в мёрзлой тундре, территория которой в нашей стране огромна? Там ведь до восхода солнца полгода надо ждать!

Но, к счастью, о таком положении дел можно теперь говорить в прошедшем времени. В подмосковной Дубне был продемонстрирован первый образец принципиально нового фотоэлемента. Он-то и стал главным компонентом солнечной батареи, авторами которой являются учёные центра института ядерных исследований. Новая батарея не имеет себе подобных, а внедрение открытых фотоэлементов приведёт к настоящей технической революции в освоении солнечной энергетики.

Пару слов надо сказать о принципе работы новой солнечной батареи. Она состоит из так называемого гетероэлектрического фотоэлемента, который одинаково хорошо действует как в видимом, так и в инфракрасном излучении. Кроме того, новая батарея снабжена гетероэлектрическим конденсатором, обладающим значительной емкостью, имея при этом малый объём.

Результат превзошёл все ожидания российских учёных. Если КПД старых фотоэлементов составлял 5, максимум 7%, то для батарей с использованием новых фотоэлементов результат ошеломляющий. Он может достичь 30% и выше. Мало того, изделия имеют уникальную способность работать даже ночью, прекрасно реагируя на инфракрасное излучение.

Появилась возможность утверждать, что скоро вступят в строй не только солнечные батареи, но и «звездные», способные извлекать электроэнергию в любое время суток и спокойно, в рабочем ритме встречать утреннее солнце, сколько бы ни длилась ночь. И с новой силой заряжаться на будущую бесперебойную работу. Чем не вечный двигатель, работающий на возобновляемой энергии!

Мнение сомневающегося:

«Вот это глобальные перспективы! Появится возможность на даче установить солнечные батареи! Да плюс энергию ветра использовать!

Но, на мой взгляд, массово не будут внедряться экологически чистые источники. «Углеводородистым» магнатам такое не по вкусу. Они будут продолжать травить всех и самих себя химией и грести бабки на наших болезнях. Им здоровая нация не нужна. Потому что она станет неуправляемой»!

Мнение здравомыслящего:

«На первый взгляд, можно утвердиться во мнении, что гетероэлектрические элементы солнечных батарей — это сплошная фантазия. Но такое впечатление ошибочное. Яростное сопротивление монополий говорит об обратном. Значит, за новыми солнечными батареями большое будущее, если богачи не на шутку всполошились».

Мнение пессимиста:

«Гетероэлектрики, бесспорно, могут привести мир к геополитическому переделу. Но этого не допустят! Интересы политиков и денежных мешков не дадут оторваться от потребления углеводородного сырья. Слишком большие ставки сделаны. Владельцы полезных ископаемых горло перегрызут за своё безбедное существование».

Мнение оптимиста:

«Это, конечно, безрадостно, но отчаиваться не следует. Сегодня интернет вполне позволяет изобретателям нашей страны, да и всего мира, объединиться и общими усилиями думать над проектами, внедрять их в производство, находить спонсоров и т.д. Не исключена и такая возможность, что вал народной инициативы с головой накроет бюрократическую волокиту и появятся работающие модели. Тогда процесс станет необратимым».

Источник – Блог «Экология в России» Льва Миролюбова из Ижевска.

«Здравствуй племя, младое, незнакомое»

Речь не о людях, а о новом поколении солнечных батарей. Ученым удалось разработать такие батареи, которые способны получать электричество из солнечной энергии даже тогда, когда солнце спрячется в облаках или зайдёт до утра за горизонт.

Знакомьтесь – пластичные солнечные батареи! Их можно наносить на раму как краску, или наклеивать в виде плёнки. Их главное достоинство — они способны улавливать инфракрасное излучение. Это значит, работать ночью так же эффективно, как и днём. Согласитесь, — немалый шаг на пути к прогрессу!

Существующие материалы для изготовления традиционных солнечных батарей улавливали лишь видимый солнечный свет, хотя другая большая часть излучения находилась в инфракрасном спектре.

Изобретённый материал – такой пластичный состав, который способен реагировать как на инфракрасную, так и на видимую часть спектра. Благодаря таким конструкциям появилась возможность улавливать значительный объём солнечной энергии и вырабатывать электроэнергию.

Но и это не самое важное. С внедрением в производство солнечных батарей нового поколения с применением необычного материала стоимость изделий резко снизилась, что даёт надежду массового использования возобновляемых источников в виде энергии солнца.

Российским нанотехнологиям – быть!

Ранее солнечные батареи изготавливались на кремниевой основе. А кремний получали методом разложения взрывоопасного газа силана. Его молекула содержит один атом кремния и четыре атома водорода. Учёные добились замены чистого кремния на получение тетрафторида кремния, что исключило всякую опасность при изготовлении изделия.

При новой технологии можно менять состав кремния, улучшая тем самым его электрические свойства. Такие образцы уже получены в Нижнем Новгороде, что дало возможность получать тонкие и гибкие плёнки, способные работать даже ночью. Это открыло прямую дорогу для изготовления более эффективных и дешёвых материалов для солнечных батарей нового поколения.

Кремниевые батареи используются и на больших солнечных электростанциях, создаваемых в альтернативной энергетике, и уже начали уверенно завоёвывать частный рынок для россиян, озабоченных загрязнением природы и ростом цен на электроэнергию.

КПД батарей нового поколения достигает 30%, против прежних, более дорогих и громоздких, имеющих КПД всего лишь 5-7%.

Результат работы нижегородских практиков в рамках разработки приоритетных направлений технологического комплекса России заложил основу создания новой технологии в нашей стране.

О солнечной энергетике:
Солнечная энергетика - высокотехнологичная отрасль, получившая динамичное развитие в последние годы. Для российской экономики положительный эффект от роста доли солнечной энергетики заключается в создании высокотехнологичного производства и рабочих мест, значительных налоговых отчислениях, сокращении вредных выбросов. С течением времени солнечная электроэнергия становится дешевле традиционной генерации за счёт низких операционных расходов и отсутствия топливной составляющей.

0,5% солнечной энергии могло бы обеспечить все потребности мировой энергетики на сегодняшний день

Часто задаваемые вопросы:

Что такое инсоляция?
Инсоляция - (от лат. in solo выставлено на солнце) количество электромагнитной энергии (радиации), падающей на поверхность земли. Инсоляция измеряется числом единиц энергии, падающей на единицу поверхности за единицу времени. Обычно инсоляцию измеряют в кВт*час/м2.

Сколько солнца в России?
Россия обладает достаточно высоким уровнем инсоляции - у нас есть довольно много районов, где среднегодовой приход солнечной радиации составляет 4-5 кВт*ч на квадратный метр в день (этот показатель соизмерим с югом Германии и севером Испании - странах-лидерах по внедрению солнечных систем). При этом высокий уровень инсоляции в России не только на юге - Краснодарском крае, Ростовской области, Кавказе, но также на Алтае, да и в целом на юге Сибири, Дальнем Востоке и в Забайкалье - в этих регионах количество солнечных дней в году доходит до 300.

Как работает солнечная электростанция?
Принцип работы солнечного модуля, который является основой солнечной электростанции, довольно прост - поверхность модуля улавливает солнечный свет и за счёт проводниковых свойств кремния преобразует его в электрическую энергию.
Солнечные электростанции состоят из солнечных модулей, подключённых в единую цепь, инверторов и другого оборудования.
Существуют два основных типа солнечных электростанций: сетевые - отпускающие всю вырабатываемую электроэнергию в сеть и автономные.
На автономных станциях за счёт установки аккумуляторов есть возможность накапливать электроэнергию для использования, например, в тёмное время суток.

Как посчитать окупаемость солнечной энергоустановки?
Для расчёта окупаемости необходимы следующие показатели: мощность солнечной установки и её ежегодная выработка (зависит от инсоляции региона и типа модулей), размер тарифа за электроэнергию или стоимость подключения при отсутствии централизованного электроснабжения, а также стоимость самой установки под ключ.

Например, мощность энергоустановки составляет 3 кВт, а её расчётная ежегодная выработка составляет 5 тысяч кВт*ч. При тарифе на электроэнергию на уровне 4 рублей, такая установка позволит экономить 20 тысяч рублей в год.

Как развивается солнечная энергетика в России?
Россия не осталась в стороне от мировых трендов развития солнечной энергетики - в России есть производство солнечных модулей, строятся большие сетевые и малые автономные солнечные электростанции, разработана и запатентована собственная высокоэффективная технология производства гетероструктурных модулей.
Установленная мощность солнечных электростанций в России достигает порядка 500 МВт, а до 2024 года планируется довести эти показатели до 1,5 ГВт. Развивается и розничный рынок - сегодня в России практически в каждом российском регионе есть компании, которые предлагают солнечные решения.
Со второго квартала 2017 года группа компаний "Хевел" приступила к производству солнечных модулей нового поколения по гетероструктурной технологии - это наиболее перспективная из существующих сегодня технологий.
Один из наиболее перспективных новых сегментов, который Россия успешно освоила - гибридная генерация с использованием возобновляемых источников энергии. В 2013 году в Республике Алтай запущена первая в мире автономная гибридная энергоустановка, работающая на солнечной и дизельной генерации. Такие решения перспективны не только для труднодоступных и изолированных российских территорий, но и как технология на экспорт - в странах Африки и Азии, по разным оценкам, более 1,2 млрд людей не имеют доступа к электроэнергии и тратят ежегодно более 27 млрд долларов на керосин и свечи.

Когда солнечная энергетика будет доступна каждому?
Во всём мире поддержка солнечной энергетики начиналась именно «с крыш» - потребители после установки частных солнечных установок получали либо существенную скидку на оплату электроэнергии, либо специальный «зелёный» тариф, по которому они могли отпускать электроэнергию в сеть. Это обеспечило ускоренный рост технологий, а развитие конкуренции, экономия масштаба и автоматизация производств привели к тому, что капитальные затраты на строительство СЭС в мире за последние 8 лет снизились в 5 раз. В России уже локализовано производство компонентов, поэтому вне зависимости от курса валют солнечная энергетика продолжит дешеветь для российских потребителей.
Сегодня в силу в силу технологических особенностей энергосистемы и нормативного регулирования рынка, 90% всех «зелёных» энергоустановок небольшой мощности - до 10 кВт - это автономные или гибридные системы, не включённые в единую энергосистему. Технологическое включение частных владельцев солнечных установок в работу розничного рынка электроэнергии сегодня хотя и не запрещено формально, на практике труднореализуемо - в российском законодательстве нет положений, определяющих статус такого потребителя-производителя, а у энергосбытовых компаний нет обязательств по покупке «солнечных» объёмов электроэнергии. Тем не менее, в ряде российских регионов уже есть примеры покупки «зелёной» электроэнергии у простых потребителей энергосбытовыми компаниями.
Сейчас правительство поручило проработать вопрос об упрощении продажи зелёной электроэнергии от частных домохозяйств в общую сеть. В 2017 году будем следить за развитием событий.
Другая форма поддержки возобновляемой энергетики - субсидирование кредитов на покупку солнечных энергоустановок. В России этот сегмент кредитования только начинает развиваться, но это вопрос 2-3 лет и скоро купить солнечную установку для дачи в рассрочку или по льготному кредиту будет не сложнее, чем бытовую технику.

Какие перспективы у солнечной энергетики сегодня?
В 2016 году в солнечной энергетике случился настоящий бум - по оценкам различных аналитических агентств было построено порядка 76 ГВт солнечных мощностей.
Так что перспективы самые радужные - инвестиции в солнечную энергетику растут, и Россия просто не сможет оставаться в стороне. У нас огромное количество энергодефицитных и изолированных от общей сети территорий с высоким уровнем инсоляции, где развитие солнечной энергетики не просто эффективно, но и позволит сэкономить миллионы бюджетных средств, которые сейчас идут на сдерживание роста тарифов на электроэнергию.

Огород