Фотовольтаїка. Перспективи і можливості в Україні

Обмеженість світових ресурсів, енергозалежність і загроза глобального потепління давно привели багато країн до розуміння важливості розвитку відновлюваної енергетики. Найбільш розвиненими галузями відновлюваної енергетики на сьогодні є сонячна і вітрова енергетика. Енергія сонця – найпотужніше екологічно чисте джерело енергії, і що найголовніше – практично безкоштовне. Її можна використовувати в різних цілях, починаючи від забезпечення енергією окремих будинків, закінчуючи космічними супутниками і кораблями. Про проблеми становлення цієї галузі ми і поговоримо в сьогоднішньому інтерв’ю з Дмитром Лукомським, кандидатом технічних наук, експертом по сонячній енергетиці.

– Добрий день, розкажіть, будь ласка, які бувають види сонячних батарей, їх структура і особливості експлуатації?

– Добрий день. В даний час існує безліч різних видів сонячних батарей, що перетворюють сонячну енергію в електричну, і класифікувати їх можна по-різному. В першу чергу рекомендую звертати увагу на технологію виготовлення фотоелектричних перетворювачів, з яких вони збираються.

Найбільш широко поширені кристалічні фотоелектричні перетворювачі, виготовлені з моно- або мультікремнія, а також тонкоплівкові сонячні елементи на основі таких матеріалів, як аморфний кремній, телурид кадмію, арсенід галію, фосфід індію та деяких інших з’єднань. За останніми оцінками ринкова частка кристалічних сонячних елементів складає близько 93%, а тонкоплівкових – близько 7%, відповідно. Також існують такі більш екзотичні напрямки як концентраційні і електрохімічні сонячні елементи, але їх частки ще дуже малі. Такі розробки відносяться більше до сфери наукових досліджень, ніж до виробництва в промислових масштабах. Крім того, сонячні батареї можна класифікувати за сферою їх застосування – наземного або космічного призначення.

Наймасовішим сегментом є, звичайно ж, кристалічні кремнієві сонячні батареї наземного призначення. У першому наближенні, конструкція таких батарей виглядає як «багатошаровий пиріг» із захисного скла, спаяних між собою сонячних елементів, декількох шарів клеючих і захисних матеріалів. Все це герметично зібрано і упаковано в алюмінієву раму, забезпечено невеликою розподільною коробкою і контактами для підключення до навантаження. Скло на лицьовій стороні модуля виконує захисну функцію, пропускаючи при цьому випромінювання до робочих фотоелементів.

При експлуатації робочу поверхню батарей необхідно тримати відкритою і чистою, інакше їх ефективність різко падає. Часто споживачі запитують, що буде, якщо на поверхню батареї, наприклад, потрапить листя або ляже сніг. Ні в тому, ні в іншому випадку нічого страшного не станеться. Просто тимчасово знизиться ефективність вироблення електроенергії, тобто впаде потужність системи. Але сонячні батареї монтуються під деяким кутом до горизонту, тому будь-яким забрудненням буде не просто утриматися на їх поверхні. Але технічне обслуговування у вигляді періодичного очищення поверхні, безумовно, необхідно.

– Які переваги і недоліки використання сонячних систем?

– Серед переваг «сонячної» електроенергії в першу чергу можна виділити той факт, що такі системи протягом усього терміну експлуатації генерують значно більше енергії, ніж було витрачено при їх виробництві. Наприклад, кремнієві сонячні батареї, що працюють в таких сонячних країнах як Іспанія, повертають енергію, витрачену на їх виробництво, протягом перших 2-х років, а служать – не менше 20 років. Наступною перевагою є постійне зниження вартості сонячної електроенергії, яка за прогнозами аналітиків зрівняється з вартістю традиційної не пізніше 2015 року. Крім того, масове виробництво «сонячної» електроенергії не вимагає використання корисних і часто дорогих земель, так як батареї можуть монтуватися на дахах або фасадах існуючих будівель і споруд, захисних загородженнях автобанів і т.п.

З технічної точки зору переваги сонячних фотоелектричних систем або сонячних електростанцій полягають у відсутності необхідності використовувати будь-які види палива, а також у відсутності рухомих частин, які шумлять і зношуються. Немає необхідності в проведенні складного та дорогого технічного обслуговування інстальованих систем для підтримки їх в працездатному стані.

Що стосується недоліків, то головний з них – це нездатність в даний час конкурувати за вартістю з традиційними видами електроенергії. Без державної підтримки використовувати сонячні системи в місцях, де є нормальний доступ до мережі, сьогодні недоцільно. І це ми добре бачимо в Україні, де вартість інсталяції простої системи для заміського будинку досягає декількох десятків тисяч євро з відповідними чималими термінами окупності вкладень.

– Які види сонячних батарей виробляються зараз в Україні? Наскільки можуть вони конкурувати з імпортними аналогами?

– У нашій країні традиційно проводилися і, сподіваюся, все ще виробляються сонячні панелі для космосу (наприклад, блок фотоелектричних модулів для єгипетського супутника). Але це невеликі проєкти, спрямовані в першу чергу на підтримку вітчизняного науково-технічного потенціалу. А масові сонячні батареї для наземного використання виробляє наразі тільки одна компанія – ВАТ «Квазар». Всі інші анонси про запуск подібних виробництв до цього часу зазвичай виявлялися не більше ніж деклараціями. Також в Україні виробляються злитки і пластини кремнію (компанії «Піллар» і «Пролог-Семікор»). Іншої активності в сфері виробництва матеріалів і компонентів для сонячної енергетики поки не спостерігається.

Завод «Квазар» я знаю дуже добре, тому що близько 8 років тому брав участь в R&D і організації виробництва сонячних елементів і сонячних модулів для цієї компанії. Пропрацювавши там майже 6 років, можу з упевненістю сказати, що конкурентна перевага продукції підприємства – це висока якість європейського рівня при більш низьких цінах, порівнянних з цінами від китайських або індійських виробників. Хоч використовувані технології і базується на загальновідомих принципах, але велика кількість власних напрацювань і «ноу-хау» дозволяють заводу гідно конкурувати на світовому ринку.

– Хто є споживачем їх продукції на даний момент? Де сьогодні в Україні використовують сонячні батареї?

– Застосування сонячної електроенергетики має економічний сенс там, де існує державна підтримка цього напрямку. Серед країн, які проводять подібну політику, саму помітну роль грають Німеччина, Іспанія, Італія, США, Південна Корея і Японія. Саме вони і формують сьогодні світовий ринок сонячної енергетики. У тому числі і для вітчизняних виробників (точніше – поки єдиного виробника), тому переважна частина продукції експортується в ці країни.

В Україні ж сонячні батареї поки що використовуються дуже слабо. Можна говорити лише про окремі завершені проєкти, таких як заміна сонячною установкою дизельного генератора на острові Зміїний, електрифікація пологового будинку в Маріуполі, освітлення центральної вулиці в Острозі і т.п., але їх всіх можна перерахувати по пальцях. Приватні ж особи ставлять сонячні панелі в основному для резервного енергозабезпечення котеджів або використовують їх для організації ландшафтного освітлення. Але ціна питання для них все ще залишається дуже високою.

– Якщо можна, наведіть приклади, де ще можуть використовуватися сонячні панелі.

– Звичайно. Говорити про доцільність використання сонячних систем в нашій країні поки можна лише в кількох випадках. По-перше, якщо для цього є гостра необхідність, тому що об’єкт віддалений від централізованої лінії електропередач, і прокласти кабель буде невиправдано дорого або для цього немає фізичної можливості. По-друге, якщо є бажання отримати певну незалежність, тобто отримувати «безкоштовну» і чисту енергію від власної автономної електростанції та при цьому не залежати від держави. По-третє, якщо потрібно забезпечити стабільність і екологічну чистоту електрозабезпечення, тобто якщо в будинку часто пропадає світло і є проблеми з надійністю подачі електроенергії, але при цьому немає ніякого бажання ставити дизель-генератор (шум, неприємні запахи, необхідність регулярного технічного обслуговування і т.п.). В четверте, якщо необхідно втілити дизайнерське рішення – наприклад, ви хочете, щоб все ландшафтне освітлення і підсвічування вашого будинку працювали від сонця. П’яте, якщо є бажання і можливість йти в ногу з часом – ви зфокусовані на енергозбереженні, екології та нових технологіях. Ну і останнє – якщо потрібно підкреслити власний престиж і виділитися серед знайомих, тому що мало хто сьогодні може дозволити собі фішку у вигляді повноцінної сонячної системи електрозабезпечення. Але при цьому, економічно виправдано встановлювати сонячні батареї тільки в першому випадку, тобто при гострій фізичній необхідності. Все інше – це вкладення в задоволення своїх бажань і амбіцій, які ще довго не будуть вигідними фінансовими інвестиціями.

– Яка вартість типових сонячних панелей, термін експлуатації і гарантійний термін?

– У зв’язку зі світовою фінансовою кризою і зниженням обсягів вливань державних коштів в галузь на ринку виявилася велика кількість нерозпроданих запасів, вироблених в минулому році або на початку цього року. Крім того, з’являється велика кількість агресивних конкурентів з Азії. Ці та деякі інші фактори призвели до того, що з початку цього року ціни на сонячні батареї постійно знижуються. Останні цифри складають близько 1,8 євро за 1 Вт пікової потужності в модулі (зниження цін на 20-25% з початку року). Якщо говорити про термін експлуатації сучасних сонячних батарей, то він наближається до позначки 30 років. Гарантійний же термін залежить від виробника, зазвичай це 1 рік або 2 роки.

– Як Ви оцінюєте перспективи розвитку сонячної енергетики в Україні?

– Я вважаю, що в Україні є величезний потенціал для розвитку цієї галузі. Ще за часів Радянського Союзу на території нашої країни діяли кілька підприємств – виробників кремнію. Відновлення вітчизняного кремнієвого виробництва може і має стати каталізатором розвитку України як сучасної високотехнологічної та енергонезалежного держави. Крім насичення внутрішніх потреб у сировині і подальшого стимулювання виробництва кінцевої «сонячної» продукції, це стане додатковим джерелом валютних надходжень, сформує якісно новою робочу силу, стимулює розвиток науки і профільної освіти.

Конкурентні переваги України – дешева робоча сила, хороша науково-технічна база і висока якість продукції. Обмежуючи ж фактори – це високий фінансовий поріг, складності із залученням коштів в умовах відсутності державної підтримки галузі, недосконалість існуючого законодавства (наприклад, проблема повернення ПДВ фактично означає 20% податок на оборот для будь-якого виробника орієнтованого на експорт). В першу чергу держава має стимулювати виробників кремнію, а на наступному етапі можна розширювати підтримку в сторону виробництва сонячних елементів, сонячних батарей і готових систем, паралельно стимулюючи вітчизняних споживачів «сонячної» електроенергії для формування внутрішнього ринку.

Що стосується приватного бізнесу, то тут ситуація дещо інша. Як відомо, ланцюжок від сировини до готової сонячної електростанції включає в себе наступні “ланки”: полікремній, злитки моно- і мультікремнія сонячної якості, пластини, сонячні елементи, сонячні батареї, системи сонячного електропостачання (автономні або мережеві). І чим ближче ми до початку ланцюжка, тобто до сировини, тим вище необхідні капіталовкладення і тим складніше саме виробництво, але в той же час вище і прибутковість. Ближче до кінця ланцюжка потрібно все менше інвестицій, наукоємність виробництва падає, але відповідно зростає і конкуренція на ринку.

З чого ж варто почати? Звичайно, якщо у інвестора є не менше 100-300 млн. євро, то потенційно привабливими виглядають інвестиції в виробництво кремнію. Але хто знає, які сюрпризи приготували провідні світові виробники сировини? Та й плани Китаю в цьому напрямку скидати з рахунків також не варто. На мою думку, в поточних умовах для недержавних компаній найбільш правильним було б почати «сонячний» бізнес з виробництва сонячних модулів, а згодом розширювати його як вгору (інсталяція PV систем), так і вниз (виробництво сонячних елементів, пластин, злитків).

– Тобто, для нашої країни даний напрямок все-таки є перспективним?

– Безумовно. Сьогоднішні реалії зростаючих глобальних енергетичних проблем роблять все більш актуальними питання переходу до альтернативних джерел енергозабезпечення. Орієнтація на нафту, газ і ядерну енергію може привести такі країни як Україна до серйозної енергетичної залежності від найбільших світових постачальників сировини і вже сьогодні ставить під загрозу економічну безпеку нашої держави. Очевидно, що альтернативні джерела енергії не зможуть вирішити в найближчі роки всі проблеми, але орієнтація на них і, в тому числі, на розвиток сонячної енергетики дасть реальну можливість укріпити наші позиції в майбутньому і підвищити енергетичну безпеку України.

Очевидно, що окремо ні ініціативи приватного бізнесу, ні спроби втручання держави в цю галузь до швидкого результату не приведуть. Тому приходить час об’єднувати зусилля в цьому напрямку. Тим більше, що сонячна енергетика є сьогодні одним з найбільш швидкозростаючих секторів світової енергетики. Наприклад, Європейська асоціація фотоелектричної промисловості в Європейському Союзі прогнозує, що до кінця 2010 року сумарні обсяги електроенергії, отриманої прямого перетворенням сонячного випромінювання, перевищать показники 2006 року практично в три рази. А при більш широкому часовому охопленні видно, що світовий ринок фотовольтаїки щорічно зростає на 25-30% і така тенденція за оцінками експертів зберегтися як мінімум до 2035 року.

Не думаю, що хтось зможе назвати ще багато інших галузей, які навіть в умовах кризи показують таку вражаючу позитивну динаміку і де вже сьогодні вітчизняний бізнес може реально конкурувати, показуючи не тільки хороші фінансові результати, а й гідну якість на найвищому технічному рівні продукції. Завдяки кризі, друга половина 2009 року – 2010 рік стали відмінним часом для виходу на ринок сонячної електроенергетики. Інвестиції в фотовольтаїку сьогодні можуть дати непоганий шанс застовпити своє місце на одному з найбільш привабливий і перспективних високотехнологічних ринків. І шанс цей не можна ні в якому разі упускати.