К вопросу развития альтернативных источников энергии

В сегодняшних реалиях растущих глобальных энергетических проблем все более актуальными становятся вопросы перехода к альтернативным источникам энергообеспечения. Ориентация на нефть, газ и ядерную энергию может привести такие страны как Украина к серьезной энергетической зависимости от крупнейших мировых поставщиков сырья для этих секторов энергетики и уже сегодня ставит под угрозу экономическую безопасность нашего государства. Понятно, что альтернативные источники энергии не решат в ближайшие годы все энергетические проблемы, но ориентация на них дает реальные возможности укрепить наши позиции в будущем, повысить энергетическую безопасность Украины.

Солнечная энергетика в мире

Мировая тенденция смещения акцентов в сторону альтернативной энергетики подтверждается, в частности, такими статистическими данными. В 2007 году инвестиции в такую ​​энергетику составили по всему миру более 100 милиардов долларов США, а общемировой объем электроэнергии, генерируемой с помощью возобновляемых источников, по оценкам экспертов достиг уровня 240 ГВт. Эти цифры соответствуют 50 процентному росту альтернативной энергетики по сравнению с данными 2004 года. На сегодняшний день альтернативные источники энергии составляют по разным оценкам от 4 до 8 процентов общего объема мировой энергетики.

Международное энергетическое агентство считает, что в 2030 году во всем мире энергия, полученная от солнца, ветра, воды, тепла земли, а также из биомассы, увеличится в два раза по сравнению с сегодняшним днем ​​и составит 16 процентов от всего производства. Еще более оптимистично оценивает ситуацию Европейский отраслевой союз возобновляемых источников энергии. По его мнению, к 2030 году доля альтернативной энергии вырастет до 35 процентов. Европейская комиссия считает, что в 2020 году в Европе пятая часть энергии будет производиться из экологически безопасных источников. В Германии, как в одной из наиболее ориентированных на альтернативные источники энергии стран, доля возобновляемой энергии может составить 40 процентов, а в производстве электрической — около 67 процентов, предусматривает Федеральный союз возобновляемых источников энергии.

На сегодняшний день одно из самых заметных мест среди альтернативных источников энергии занимает солнечная энергетика. Кроме того, этот сектор энергетики является одним из самых быстро растущих, что побуждает специалистов уделять ему особое внимание. По оценкам экспертов, мировой рынок солнечных элементов ежегодно растет более чем на 30 процентов. По информации, обнародованной Европейской Ассоциацией фотоэлектрической промышленности в Европейском Союзе, при благоприятных условиях, к 2010 году объемы электроэнергии, произведенной путем преобразования солнечной энергии, могут превысить показатель 2006 года более чем в три раза.

Чем же обусловлена ​​такая популярность солнечной энергетики? Во-первых, солнечная энергия доступна в каждом уголке нашей планеты, различаясь по плотности потока излучения не более чем в два раза. Поэтому она привлекательна для всех стран, отвечая их интересам в плане энергетической независимости. Во-вторых, солнечная энергия — это экологически чистый источник, что позволяет использовать его во все возрастающих масштабах без негативного влияния на окружающую среду. Кроме того, солнечная энергия — это практически неисчерпаемый источник энергии, которое будет доступно человечеству и через миллионы лет.

К преимуществам солнечной энергии можно отнести еще ряд фактов. Так типичная фотоэлектрическая солнечная система, изготовленная на базе монокристаллической кремниевой технологии, генерирует в течение срока своей эксплуатации больше энергии, чем было потрачено на ее производство. Например, стандартная солнечная батарея наземного применения, выполненная по наиболее распространенной технологией гарантированно служит 20-25 лет, возвращая потраченную на свое производство электроэнергию в первые 2 года эксплуатации. Кроме того, стоимость электроэнергии, произведенной с помощью прямого преобразования солнечного излучения, постоянно снижается и, по прогнозам, сравняется со стоимостью традиционной электроэнергии не позднее 2015 года.

Для полного удовлетворения потребности всего Евросоюза в электроэнергии при нынешнем техническом уровне развития солнечной энергетики необходимо освоить около 0,7% от его общей площади. Однако эти площади не конкурируют с полезными землями, поскольку для размещения солнечных батарей используются крыши, фасады зданий, шумовые заграждения автобанов и другие объекты. То есть наличие свободного пространства не является ограничивающим фактором для развития солнечной энергетики.

С технической точки зрения преимущества солнечных систем заключаются в отсутствии необходимости использовать какое-либо топливо, подвижных частей, изнашивающихся элементов, проведения трудоемкого технического обслуживания для поддержания системы в работоспособном состоянии. Значительным преимуществом является их модульность, что дает возможность быстрого монтажа в местах эксплуатации, отсутствие эксплуатационного шума и источников вредных выбросов.

Мировой опыт показывает, что бурное развитие альтернативной энергетики, в частности солнечной, стало возможным в первую очередь благодаря надлежащей поддержке на уровне государств. Так, например, принятый сенатом США законопроект требует перевести не менее 10% электроэнергии, вырабатываемой в этой стране, на возобновляемые источники. Программы стимулирования развития солнечной энергетики действуют и во многих других развитых странах. Наиболее заметными из них являются программы «Сто тысяч крыш в Германии», «Миллион крыш в США» и «Миллион крыш в Японии».

Какое же состояние и перспективы развития альтернативных источников энергии в Украине?

По оценкам специалистов, общий объем «солнечного» сектора энергетики в нашей стране составляет около 2 млрд  кВт-ч электроэнергии в год. А еще есть огромный потенциал развития данного направления, начиная от исходного сырья до готовых систем. И возможности для развития цепочки по превращению солнечного излучения в электрическую энергию, начиная сырьем для производства кремния и заканчивая монтажом готовых систем, в Украине тоже есть. Такой подход сегодня наблюдается в стратегии развития завода «Квазар», который замыкает большую часть производственного цикла от выращивания полупроводникового материала до установки готовых фотоэлектрических систем электроснабжения.

Еще до обретения независимости на территории нашей страны действовали такие предприятия как Светловодский завод чистых металлов, Запорожский титано-магниевый комбинат. Мультикристаллических кремний производился на Донецкой химико-металлургической фабрике (в настоящее время входит в состав Мариупольского металлургического комбината имени Ильича). Еще около 20 лет назад эти предприятия проводили львиную долю кремния в масштабах всего бывшего Советского Союза, а сегодня — переживают свои не самые лучшие времена.

В наши дни наиболее заметным игроком на рынке производства «солнечного» кремния является компания «Пиллар», поставляющая свою продукцию многим зарубежным производителям солнечных элементов, среди которых и крупнейшая немецкая компания Q-Cells. Промышленное производство солнечных элементов и солнечных батарей освоено на киевском заводе «Квазар», научно-технические наработки которого вместе с возможностью развернуть огромные производственные мощности при наличии достаточного количества сырья позволили бы Украине занять достойное место на мировом рынке поставщиков компонентов для солнечных электростанций.

Для разработки и воплощения в жизнь национальной стратегии развития солнечной энергетики в Украине есть все: сырье, опыт, технические и технологические наработки, подготовка соответствующих квалифицированных кадров в системе высшего образования. Дело остается за предоставлением отрасли эффективной государственной поддержки, что позволит привлечь так необходимые солнечной энергетике инвестиции. Нужна программа, которая на государственном уровне координировала бы участие всех заинтересованных сторон: отдельных граждан, бизнес структуры, правительственные учреждения, научные, промышленные и общественные организации.

По аналогии с опытом ведущих государств особое внимание должно быть уделено следующим вопросам:

  • приоритетной государственной поддержке проведению научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ, технических и маркетинговых исследований в области альтернативной энергетики;
  • содействию в доступе к льготным кредитам, беспроцентным займам и другим инструментов финансового стимулирования отрасли;
  • обучению и распространению информации об имеющемся опыте других стран в исполнении аналогичных программ;
  • объединению усилий по развитию отрасли с другими экологическими и социальными программами, а также поддержке программы на общегосударственном уровне.

Эти и другие меры, безусловно, будут способствовать сохранению и развитию соответствующего отечественного академического, университетского и отраслевого научно-технологического потенциала, расширению международного сотрудничества в области альтернативной энергетики, укреплению международного имиджа нашего государства, уменьшению зависимости Украины от крупнейших мировых поставщиков энергетического сырья, повышению уровня ее энергетической безопасности.

Дмитрий Лукомский, кандидат технических наук

Статья опубликована в газете «Світ» (№9-10 за март 2009 года) и в журнале «Альтернативные источники энергии» (№1 за сентябрь 2009 года)