Солнечные батареи нового поколения — электричество из любого света
На лекции ты узнаешь об истории развития фотовольтаики, современных тенденциях и уникальных разработках, дающих развитие новым и неожиданным направлениям на стыке наук и индустрий, что нам диктует рынок, более неконтролируемый западными странами, и как ученые взаимодействуют и иногда борются с трендами индустрии. Сколько придется и кому заплатить, за «зеленое электричество» солнца и где ждать новых прорывов.
Комментарии
Поделитесь своими мыслями, используя поле для комментариев выше.
Конспект
Спикер: Данила Саранин, к.т.н., заместитель заведующего лабораторией перспективной солнечной энергетики НИТУ «Мисис».
Тема лекции затрагивает тематику развития солнечной энергетики и создание солнечных батарей нового поколения. Объём энергопотребления ежегодно растёт и в настоящее время ежегодный расход электроэнергии составляет 18,5 ТВт. Для выработки такого колоссального объёма электроэнергии используются гигантские мощности ГЭС, ТЭС, АЭС и только небольшой процент от этого составляют возобновляемые источники энергетики, такие как солнечное излучение и ветер.
«Человечество еще очень далеко от реализации всего потенциала энергоресурсов и их типов, которые доступны на сегодняшний день»
Например, чтобы полностью покрыть годовую потребность человечества в электроэнергии Солнцу нужно светить всего около суток. Солнце даёт около 23 ТВ, а ветер — около 13 ТВт. Но преобразовать весь эт
Зачем переходить на альтернативные источники электроэнергии? За всю историю человечества люди только сжигали топливо, для получения энергии. Несмотря на то, что в России и странах Европы объёмы сжигаемого топлива в миллионах тонн нефтяного эквивалента существенно снизились в сравнении с 90 годами, из-за того, что значительная часть предприятий была перенесена в Азию, там объёмы выбросов только растут. Например, в Китае объём использования топливных источников электроэнергии составляет почти 70%, тогда как возобновляемых — менее 25%.
При обсуждении солнечной энергетики в России важно понимать такой параметр, как КПД солнечной батареи. Это значение определяется, как отношение мощности генератора к количеству света, падающего на солнечную панель. Сегодня активно используются кремневые продукты для повышения КПД солнечных батарей. Несмотря на это, то всё равно оптимальный КПД солнечной энергетики — 20%. Это то, что реально дойдёт до потребителей. Всё дело в том, что нужно не только добыть электроэнергию, но и её хранить, распределять и передавать по сетям. На каждом этапе будут потери, которую существенно скажутся на КПД солнечной энергетики в целом. Также важно учитывать, что солнечная активность разная в разных регионах, например, в Сочи и в Норильске. Это значит, что использовать энергию Солнца получится не всегда или потребуется значительное дополнение к ней из других источников.
Цифры говорят о том, что в России пока сжигать топливо выгоднее, чем использовать альтернативные источники энергии. Это главным образом связано с отсутствием нужной инфраструктуры под те же солнечные панели. Кроме этого значительная часть российских территорий находится в северных широтах, что делает использование солнечной энергии нерентабельным. Кремниевые панели, кроме того что не дешёвые, также требуют сложной утилизации, для которой нужна инфраструктура, включая солнечные электростанции, точки приёма, демонтажа и переработки. В 2000-е в качестве альтернативы предлагались полимерные солнечные панели, но их КПД составлял всего 15%, что ниже чем у кремниевых. В 2020 году были изобретены галогенидные перовскиты, класс фотопреобразователей с КПД 25,5%. Сегодня именно эта технология активно разрабатывается, и комбинируются с органическими полупроводниками для поднятия КПД до 30%.
