Ученые НАН создадут голографическую линзу для солнечных лучей
10.08.2010 10:54
—
Новости Общества
Рассматриваю европейскую карту потенциала фотовольтаики – так специалисты называют преобразование солнечной энергии в электричество – и поражаюсь увиденному. Да, уровень освещенности территории Беларуси гораздо ниже, чем Испании, Италии или Греции. Но он у нас, как свидетельствует карта, практически по всей стране, вплоть до северных границ, такой же, как на юге Германии! А Германия, да будет известно, в последнее время благодаря развитию научных исследований в области фотовольтаики взяла курс на активное использование энергии Солнца. И за счет светила планирует в перспективе получать до 18 процентов производимой в стране электроэнергии! Чем не пример для белорусов?
Но у нас до сих пор продолжают говорить, что, мол, не повезло синеокой: всего 30 ясных дней в году и 180 частично ясных, поэтому какие могут быть планы на сей счет? Вот и в разрабатываемом законе о возобновляемых источниках энергии гелиоэнергетики нет. Вернее, среди достойных внимания альтернатив традиционным углеводородам после местных видов топлива, использования энергии ветра, воды, биогаза фотовольтаика, судя по всему, прячется в конце списка под псевдонимом "и др.". А это означает, что средства на развитие нового направления найдутся в последнюю очередь.
— Тем не менее в приоритетных направлениях научных исследований разработка солнечных элементов присутствует, эти исследования у нас ведутся и финансируются академией наук, хотя по объему выделяемых средств есть вопросы, — говорит заведующий лабораторией фотоэлектронных преобразователей Института физики Национальной академии наук Беларуси Валерий Залесский. – На следующую пятилетку вместе с коллегами из Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники и Гомельского государственного университета мы планируем комплексную программу в этой области. Речь идет о том, чтобы отказаться от дорогостоящих кремниевых пластин, на которых размещаются солнечные элементы, и перейти к тонкопленочным преобразователям. При этом ставится цель использовать не только вакуумное напыление слоев, но и более дешевые химические или электрохимические технологии. Такие пленки должны иметь и более широкий спектр поглощения солнечного света, включая все области инфракрасного излучения и ультрафиолетового. Эти и другие задумки, многие из которых близки к реализации, позволят снизить материалоемкость и цену солнечных элементов до приемлемой и сделают фотовольтаику более конкурентной.
Среди найденных учеными Института физики пионерских решений есть, например, голографический концентратор солнечного излучения, который позволяет фотоприемнику эффективно работать и в пасмурный день. Сама идея собирать лучи с большой площади и направлять их на фотоэлемент солнечной батареи не нова, и уже есть попытки ее реализации западными фирмами. Но белорусская голографическая линза позволит собирать солнечные лучи с площади, превышающей площадь фотоприемника не в 10 раз, как у зарубежных прототипов, а в 100 и даже в 1000 раз. При этом благодаря простоте используемых технологий она будет еще и в разы дешевле.
Впрочем, пока такой хитроумной линзы нет даже в макете. Но проведены необходимые расчеты, есть материалы, разработанные здесь же. Есть опыт и собственные технологии создания подобных оптических элементов для других целей. Поэтому исследователи в успехе не сомневаются. Увеличение же концентрации солнечного излучения на порядок станет тем прорывом, который позволит уверенно говорить о перспективах развития гелиоэнергетики в Беларуси.
Разумеется, разработка эффективного фотопреобразователя – главного звена в системе – станет важнейшим событием. Но без создания специальной отрасли промышленности, производящей все, что необходимо для фотовольтаики, и занимающейся установкой и обслуживанием систем солнечной энергетики, обучением персонала, дело не сдвинется. Поэтому, считают ученые, логичным шагом будет сначала создать научно-практический центр по фотовольтаике в составе Национальной академии наук Беларуси, где должны разрабатываться и идеология инновационного развития отрасли, и технические решения, связанные с выпуском продукции.
И еще. Уж если в первых строках мы сообщили о том, что есть хороший опыт развития солнечной энергетики в Германии, то надо бы о нем хотя бы вкратце рассказать. Ведь, как показывает этот опыт, успех определяется не только уровнем науки.
Прежде всего, как можно узнать из интернет-сайтов, в этой стране появилась соответствующая законодательная база, был создан внутренний спрос на солнечную энергетику, который стимулировался выдачей населению лицензий на "домашнее" производство энергии и созданием необходимых условий для повышения экономической целесообразности выработки солнечной электроэнергии. За несколько лет стоимость солнечных установок снизилась на 25 процентов и продолжает снижаться на 5 процентов каждый год. По оценкам немецких специалистов, в будущем солнечная энергетика должна достичь ценовой конкурентоспособности уже без государственной поддержки и стать важной частью энергоснабжения страны.
Сегодня в Германии преобладают установки, отдающие электроэнергию в общую сеть. Каждый киловатт электроэнергии, полученной благодаря прямому преобразованию солнечного излучения, централизованно покупается энергоснабжающей организацией и оплачивается по фиксированному тарифу. При этом чистая прибыль владельца небольшой солнечной установки, смонтированной на крыше загородного дома, составляет несколько сотен евро в год.
Владельцам установок, подключенным к сети в последние годы, гарантируется покупка произведенной электроэнергии по выгодному тарифу в течение 20 лет. Для вновь подключаемых систем тариф будет снижаться ежегодно примерно на 9 процентов. Ожидается, что цены на солнечную и традиционную электроэнергию сравняются к 2018 году.
Для всех заинтересованных гарантируется первоочередное подключение к сети, а энергоснабжающая организация выступает монополистом на покупку солнечной электроэнергии.
Словом, государство создало условия для желающих приобщиться к делу солнечной энергетики: разрешило вырабатывать электроэнергию, зафиксировало низкую стоимость средств, направляемых на капитальные затраты, установило привлекательный тариф на покупку электроэнергии, обеспечив возможность не просто окупать вложения, но и получать прибыль в течение нескольких десятков лет.
У нас другой хозяйственный механизм, и полностью копировать европейский опыт не получится. Но что мешает взять из него все ценное, что подходит к нашим условиям?
Но у нас до сих пор продолжают говорить, что, мол, не повезло синеокой: всего 30 ясных дней в году и 180 частично ясных, поэтому какие могут быть планы на сей счет? Вот и в разрабатываемом законе о возобновляемых источниках энергии гелиоэнергетики нет. Вернее, среди достойных внимания альтернатив традиционным углеводородам после местных видов топлива, использования энергии ветра, воды, биогаза фотовольтаика, судя по всему, прячется в конце списка под псевдонимом "и др.". А это означает, что средства на развитие нового направления найдутся в последнюю очередь.
— Тем не менее в приоритетных направлениях научных исследований разработка солнечных элементов присутствует, эти исследования у нас ведутся и финансируются академией наук, хотя по объему выделяемых средств есть вопросы, — говорит заведующий лабораторией фотоэлектронных преобразователей Института физики Национальной академии наук Беларуси Валерий Залесский. – На следующую пятилетку вместе с коллегами из Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники и Гомельского государственного университета мы планируем комплексную программу в этой области. Речь идет о том, чтобы отказаться от дорогостоящих кремниевых пластин, на которых размещаются солнечные элементы, и перейти к тонкопленочным преобразователям. При этом ставится цель использовать не только вакуумное напыление слоев, но и более дешевые химические или электрохимические технологии. Такие пленки должны иметь и более широкий спектр поглощения солнечного света, включая все области инфракрасного излучения и ультрафиолетового. Эти и другие задумки, многие из которых близки к реализации, позволят снизить материалоемкость и цену солнечных элементов до приемлемой и сделают фотовольтаику более конкурентной.
Среди найденных учеными Института физики пионерских решений есть, например, голографический концентратор солнечного излучения, который позволяет фотоприемнику эффективно работать и в пасмурный день. Сама идея собирать лучи с большой площади и направлять их на фотоэлемент солнечной батареи не нова, и уже есть попытки ее реализации западными фирмами. Но белорусская голографическая линза позволит собирать солнечные лучи с площади, превышающей площадь фотоприемника не в 10 раз, как у зарубежных прототипов, а в 100 и даже в 1000 раз. При этом благодаря простоте используемых технологий она будет еще и в разы дешевле.
Впрочем, пока такой хитроумной линзы нет даже в макете. Но проведены необходимые расчеты, есть материалы, разработанные здесь же. Есть опыт и собственные технологии создания подобных оптических элементов для других целей. Поэтому исследователи в успехе не сомневаются. Увеличение же концентрации солнечного излучения на порядок станет тем прорывом, который позволит уверенно говорить о перспективах развития гелиоэнергетики в Беларуси.
Разумеется, разработка эффективного фотопреобразователя – главного звена в системе – станет важнейшим событием. Но без создания специальной отрасли промышленности, производящей все, что необходимо для фотовольтаики, и занимающейся установкой и обслуживанием систем солнечной энергетики, обучением персонала, дело не сдвинется. Поэтому, считают ученые, логичным шагом будет сначала создать научно-практический центр по фотовольтаике в составе Национальной академии наук Беларуси, где должны разрабатываться и идеология инновационного развития отрасли, и технические решения, связанные с выпуском продукции.
И еще. Уж если в первых строках мы сообщили о том, что есть хороший опыт развития солнечной энергетики в Германии, то надо бы о нем хотя бы вкратце рассказать. Ведь, как показывает этот опыт, успех определяется не только уровнем науки.
Прежде всего, как можно узнать из интернет-сайтов, в этой стране появилась соответствующая законодательная база, был создан внутренний спрос на солнечную энергетику, который стимулировался выдачей населению лицензий на "домашнее" производство энергии и созданием необходимых условий для повышения экономической целесообразности выработки солнечной электроэнергии. За несколько лет стоимость солнечных установок снизилась на 25 процентов и продолжает снижаться на 5 процентов каждый год. По оценкам немецких специалистов, в будущем солнечная энергетика должна достичь ценовой конкурентоспособности уже без государственной поддержки и стать важной частью энергоснабжения страны.
Сегодня в Германии преобладают установки, отдающие электроэнергию в общую сеть. Каждый киловатт электроэнергии, полученной благодаря прямому преобразованию солнечного излучения, централизованно покупается энергоснабжающей организацией и оплачивается по фиксированному тарифу. При этом чистая прибыль владельца небольшой солнечной установки, смонтированной на крыше загородного дома, составляет несколько сотен евро в год.
Владельцам установок, подключенным к сети в последние годы, гарантируется покупка произведенной электроэнергии по выгодному тарифу в течение 20 лет. Для вновь подключаемых систем тариф будет снижаться ежегодно примерно на 9 процентов. Ожидается, что цены на солнечную и традиционную электроэнергию сравняются к 2018 году.
Для всех заинтересованных гарантируется первоочередное подключение к сети, а энергоснабжающая организация выступает монополистом на покупку солнечной электроэнергии.
Словом, государство создало условия для желающих приобщиться к делу солнечной энергетики: разрешило вырабатывать электроэнергию, зафиксировало низкую стоимость средств, направляемых на капитальные затраты, установило привлекательный тариф на покупку электроэнергии, обеспечив возможность не просто окупать вложения, но и получать прибыль в течение нескольких десятков лет.
У нас другой хозяйственный механизм, и полностью копировать европейский опыт не получится. Но что мешает взять из него все ценное, что подходит к нашим условиям?