журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
рубрики
ГЛАВНЫЕ СОБЫТИЯ МЕСЯЦА

ТОПЛИВО

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Ядерная энергетика

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Собственность

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Регулирование

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Проекты

ТЕНДЕНЦИИ

ГАЗ И НЕФТЬ. Нефтерынок

ГАЗ И НЕФТЬ. Сектор газа

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"ТЭК" – №2, 2001

ТЕНДЕНЦИИ

Как утолить энергетический голод?

Бурное развитие вычислительной техники породило серьезную проблему, которую зачастую упускают из виду, – увеличение энергопотребления. Этому же способствует и возрастание количества окружающей нас бытовой техники. Но нет худа без добра – увеличение потребления электроэнергии сулит новые выгоды производителям электричества. Ожидающийся взрывной рост энергопотребления вынуждает энергетические компании активно искать и инвестировать средства в альтернативные технологии генерирования энергии. Тем более что в течение последних двух десятилетий под давлением природоохранных организаций новые тепловые и атомные электрические станции во многих развитых странах мира практически не строились. А это создало проблему нехватки электроэнергии, особенно четко проявившуюся в Калифорнии в необычном для этих стран ракурсе. По сути, только резкое снижение потребления энергии частными лицами и корпорациями или же "революционный прорыв" в технологии управления термоядерной реакцией способны сегодня изменить ситуацию и "затормозить" развитие сектора генерации энергии из нетрадиционных источников и приобретение "традиционными" энергетическими компаниями фирм, владеющих перспективными технологиями.

Проблема ограниченности источников ископаемого топлива впервые отчетливо проявилась в период нефтяного "кризиса" начала 1970-тых. В течение десятилетия казалось, что рост цен на топливо не удастся остановить до тех пор, пока ископаемое топливо не будет заменено альтернативными источниками энергии, такими как солнечная или геотермальная энергия, а также энергия ветра, водорода, биомассы и "маховика". Это стимулировало проведение исследований альтернативных источников энергии, финансировавшихся государством и частными инвесторами.

Одним из результатов многочисленных исследований стал вывод о том, что водород – идеальный источник энергии, поскольку он дешев, широко распространен и при сгорании превращается в пар. До этого водород, в основном, применялся в кухонных плитах, обогревательных приборах, паровом аккумуляторе и даже при изготовлении элементов электропитания. Однако сгоревший перед кинокамерами дирижабль "Hindenburg" запятнал идею использования термальных свойств водорода. Тем не менее, благодаря использованию в космических программах топливных батарей, работающих на водородном топливе, а также росту цен на нефть, инвесторы обратили внимание на компании, разрабатывающие элементы питания на основе водорода. Их действие основано на химическом превращении водорода в электричество. Подчеркнем, что две трети земли покрыто водой, состоящей из двух частей водорода и одной части кислорода – H2O.

Похоже, сейчас самое время для того, чтобы заняться массовым производством топливных батарей для выработки альтернативных видов энергии. Цены на нефть остаются высокими; в то же время большинство мировых производителей автомобилей в целях снижения загрязнения окружающей среды разрабатывают автомобили на водородном топливе. Инвестиции в компании, разрабатывающие альтернативные источники энергии, начало осуществлять поколение, родившееся в конце 40-вых – начале 50-тых и проникшееся идеей экологически чистой энергии. Отмена государственного регулирования производства электроэнергии в США вызвала обострение конкуренции между компаниями, вырабатывающими электроэнергию на основе использования энергии ветра, а также геотермальных источников. Некоторые компании разрабатывают стационарные генераторы, потребляющие природный газ, пропан и бутан для выработки электроэнергии, используемой в промышленности и быту.

Еще одним альтернативным источником электроэнергии является солнце. Солнечная энергия относится к разряду неисчерпаемых природных источников энергии. В отдельных регионах земного шара количество солнечных дней в году достигает 300 и более. В этом направлении работает несколько довольно перспективных компаний, среди них AstroPower, Energy Conversion Devices, Evergreen Solar, немецкая Siemens со своим подразделением Siemens Solar Industries, а также подразделение British Petroleum – BP Solar. Но признанными лидерами в области разработки технологий утилизации солнечной энергии являются представители страны восходящего солнца – Sanyo и Kyocera.

В истории развития солнечной энергетики были периоды расцвета и забвения. Наибольший интерес использование солнечной энергии вызвало в период энергетического кризиса начала 70-тых, когда появилось множество компаний, предлагающих решение этой проблемы. Однако через некоторое время цены на мировом рынке нефти устоялись, и по рынку производства солнечной энергии прокатилась волна банкротств, унесшая в лету 90% всех работавших на нем компаний.

Сейчас, спустя 50 лет после зарождения в стенах лабораторий Bell Laboratories, индустрия преобразования энергии солнца в электроэнергию производит всего 0,5% годового потребления энергии в штате Калифорния, а ее годовой оборот в целом оценивается в $2,5 млрд. Но несмотря на это, в последние годы исследователям удалось достичь значительного прогресса в разработке эффективных технологий использования солнечной энергии. Стоимость 1 МВт электроэнергии, полученной за счет преобразования энергии солнца, уменьшилась в сравнении с 70-ми годами в пять раз, а с 1995 годом – в два раза (в сопоставимых ценах). Вместе с тем стоимость солнечных батарей все еще достаточно высока – панели для индивидуального использования стоят 0,3 – 1 $/единицу площади, эквивалентную 1 кВт-ч. А строительство и запуск в эксплуатацию теплоэлектростанции на угле в США или Японии обойдется в два раза дешевле.

Себестоимость выработки солнечной электроэнергии неуклонно снижается как результат новых технологических решений и применения эффективных материалов. Представители Sanyo и Kyocera утверждают, что уже через пять лет использование солнечной энергии станет таким же эффективным, как технологии на "традиционных" источниках. Причем для повсеместного внедрения и эксплуатации солнечных электростанций не потребуется поддержка со стороны государства в виде субсидий или налоговых кредитов. По мнению специалистов Sanyo и Kyocera, солнечные энергосистемы могут уже сегодня эффективно функционировать в слаборазвитых странах, где более чем миллиард человек живут в условиях отсутствия централизованного электроснабжения.

Перспективы использования солнечной энергии поистине безграничны. Ежегодно на Землю извергается "солнечный водопад", энергия которого превышает объемы мировой выработки энергии в 10 тыс. раз. Уже сейчас повсеместно используются фотоэлементы для питания калькуляторов, мобильных телефонов, ноутбуков и приставок спутникового ТВ.

Объемы продаж солнечных электрогенераторов увеличились по сравнению с показателями 1995 года в шесть раз и достигли в 2000 году $2,5 млрд. Быстрее всего – на 30% в год – растет сегмент солнечных генераторов (примерно треть всего рынка), подключаемых к центральным электросетям, в основном в Японии и Северной Америке. Оставшуюся часть рынка "поделили" примерно поровну солнечные батареи для калькуляторов и походных фонарей, не подключаемые к центральной сети электрогенераторы (для использования в удаленных частных домах или на фермах), а также панели промышленного назначения для досок рекламных объявлений, телефонных кабин и уличного освещения.

Крупнейшим в мире производителем солнечных электрогенераторов является компания BP Solar. Если в 1999 году объем реализации генераторов BP Solar (суммарной мощностью 30 МВт) составил $179 млн., то в 2007 году компания намерена достичь объема продаж на сумму $1 млрд.

Однако основные игроки на рынке солнечных генераторов традиционно базируются в Японии, стране, не имеющей собственных природных ископаемых энергетического характера и поэтому энергетически зависимой. К 2020 году правительство Японии планирует достичь 38%-ного уровня потребления энергии из возобновляемых источников, используя в числе других и энергию солнца. Поощряемые правительством, японские компании произвели в 2000 году солнечные батареи суммарной мощностью 80 МВт. И это сделало Японию бесспорным технологическим лидером на перспективном рынке солнечной энергетики.

Уже сейчас Sanyo производит солнечные генераторы и батареи суммарной мощностью 12 МВт, а к 2005 году планирует увеличить этот показатель в 5 раз. Kyocera намерена за этот же период увеличить производство аналогичной продукции с эквивалента 30 МВт до 72 МВт, а Sharp – солнечных батарей на 80% и достичь эквивалента 54 МВт.

Sanyo побила все рекорды, представив новую панель, преобразующую 20% падающей на нее солнечной энергии в электричество, тогда как последняя технологическая разработка BP Solar, обнародованная в мае прошлого года, преобразует лишь около 10%. Уже в 2005 году Sanyo сможет продавать генераторы на базе таких панелей без субсидий со стороны государства.

Традиционно солнечные батареи изготавливают с использованием кристаллического кремния, который применяется при производстве полупроводников. Кремниевый цилиндр режут на тонкие пластинки, на основе которых и делают чипы. Для изготовления новых панелей Sanyo применила технологию обволакивания пластинки кристаллического кремния аморфным кремнием, что позволило уменьшить себестоимость и улучшить прочностные характеристики. Недостаток этой технологии в том, что получить идеальную решетку из аморфного кремния не удается. Поэтому когда солнечные лучи начинают "срывать" электроны с их орбит, среднее время достижения электроном электрода оказывается больше, чем в случае кристаллического кремния. Здесь налицо эффект горной дороги – чем больше поворотов, тем меньше средняя скорость движения. Инженеры Sanyo обнаружили, что комбинация аморфный/кристаллический кремний действует по отношению к фотонам света как двухуровневая сетка, поэтому такой тандем способен выделить из солнечного потока гораздо больше энергии, чем традиционная панель.

Еще одной проблемой на пути широкого распространения солнечных генераторов была и остается низкая способность сохранять и накапливать электроэнергию.Тот, кто все-таки решился на покупку такого источника энергии, вынужден был потратиться на приобретение множества аккумуляторных батарей, причем их стоимость могла в два раза превышать цену солнечной батареи и ее установки. Япония, Германия и Италия решили эту проблему, позволив домохозяйствам продавать не используемую в дневное время электроэнергию от солнечного генератора, "сливая" ее в центральную электросеть. А ночью, когда потребление энергии возрастает, потребитель получил возможность покупать ее по сниженным тарифам.

Расположенная в штате Делавэр компания AstroPower, производитель солнечных электрогенераторов, предлагает потребителю аккумуляторы энергии в аренду всего за $10 в месяц. Это гораздо дешевле, чем арендовать дизель-генератор или другой независимый источник энергии. В прошлом году AstroPower поставила 100 тыс. комплектов солнечных батарей (подключаемых обычно к свинцовым аккумуляторным батареям) относительно обеспеченным клиентам в развивающихся странах. Обычно такая система в состоянии обеспечить на протяжении нескольких вечерних часов питание пары электролампочек и телеприемника/стереосистемы.

Использование солнечной энергии вызывает все больший интерес как в развитых, так и в развивающихся странах. К ускорению этого процесса может подтолкнуть неизбежное увеличение в будущем количества международных соглашений по уменьшению выбросов отработанных газов в атмосферу и совместное противодействие парниковому эффекту. На фоне растущих цен на нефть многие государства мира с новой энергией приступят к исследованию и использованию нетрадиционных источников энергии. Но нефтяным гигантам пока еще не о чем беспокоиться. Только когда цена сырой нефти достигнет отметки, как минимум, 45 $/баррель, использование солнечной энергии действительно станет эффективным и целесообразным.

Антон ПЫРЬЕВ,
по материалам FT и Photovoltaic News

 
© агенство "Стандарт"