B техническом отношении не существует каких-либо принципиальных ограничений, однако необходимо решить ряд научных, технологических и экономических проблем. Для достижения поставленной цели предполагается использовать новые технологии и экологически чистые процессы, новые конструкции технологического оборудования, благодаря которым будет обеспечено снижение расходов при производстве CM и повышение КПД серийных СЭ до -20 %. B табл. 2 представлены данные влияния величины КПД и цены изготовления 1 м СЭ на стоимость 1 Вт установленной мощности СЭ.
Структура себестоимости CM(таблица 1)
| Этапыпроизводства CM | Себестоимость, долл/Вт | ||
| Сегодня | Завтра | В перспективе | |
| Изготовлениепластин кремния | 1,5—1,7 | 0,8—1,0 | 0,25—0,3 |
| Изготовление СЭ | 1,3—1,5 | 0,4—0,5 | 0,3 |
| Изготовление CM | 1,5—1,7 | 0,6—0,7 | 0,4—0,45 |
| Всего | 4,3-4,9 | 2,0 | 1,0 |
Стоимость установленной мощности СЭ, долл/Вт(таблица 2)
| кпд, % | Цена изготовления, долл/Вт | |||
| 300 | 250 | 200 | 150 | |
| 10 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 1,5 |
| 12 | 2,5 | 2,08 | 1,67 | 1,25 |
| 15 | 2,0 | 1,67 | 1,33 | 1,0 |
| 18 | 1,67 | 1,39 | 1,11 | 0,83 |
Кремний называют "нефтью 21-го столетия". Расчеты показывают, что СЭ с КПД 15 %, на которые пошел 1 кг кремния, за 30 лет службы могут произвести 300 МВтч электроэнергии. Равное количество электроэнергии можно получить, израсходовав 75 т нефти (с учетом КПД теплоэлектростанций 33 % и теплотворной способности нефти 43,7 МДж/кг). Таким образом, 1 кг кремния оказывается эквивалентен 75 т нефти [7].
Россия на рынке продаж кремния электронного и солнечного качества, а также моносилана, являющегося основным сырьем для изготовления пленочных солнечных элементов из аморфного кремния, может быстро окупить все расходы по проекту. Снижение себестоимости ПКК и пластин кремния для электроники и солнечных элементов окажет огромное влияние на создание в России конкурентоспособной фотоэлектрической промышленности и превратит ее в крупнейшего поставщика кремния, СЭ и солнечных батарей на мировой рынок.
Экологически чистым и малоотходным является разработанный в России алкоксисилановый метод очистки металлургического кремния. Промышленное освоение этого метода поможет в 2 раза сократить стоимость СБ из кремния и сделает фотоэнергетику конкурентоспособной с другими традиционными источниками энергии, а разработанная в России конструкция солнечного модуля с СЭ, погруженными в кремнийорганическую жидкость, позволяет в 2 раза повысить срок службы СЭ и предотвратить деградацию их технических параметров.
B России более 10 предприятий и организаций разрабатывает и производит кремниевые СЭ и солнечные модули. Суммарная потенциальная производственная мощность указанных производств превышает 4 МВт/год. Однако эти мощности используются максимум на 20 % из-за отсутствия необходимого количества недорогих кремниевых пластин и вследствие низкой покупательной способности населения России. Свою продукцию способны экспортировать только те предприятия, где сравнительно невысока себестоимость производства высокоэффективных СЭ, среди них ВИЭСХ, ЗАО "Солнечный ветер", завод "Красное Знамя", ЗАО "Телеком", выпускающие СЭ мирового уровня качества с КПД до 15 %.
Если в России появится массовое производство недорогого кремния "солнечного" качества, то помимо указанных предприятий к производству СЭ и модулей могут подключиться незагруженные сейчас предприятия электронной промышленности, расположенные в Ставрополе, Александрове, Фрязино, Павловом-По-саде, Санкт-Петербурге, Орле, Нижнем Новгороде, Саратове и др. Имеющееся у них оборудование уже сегодня способно обеспечить уровень выпуска СЭ размером 10 х 10 см в количестве 2 млн шт/год. Выработанная ими мощность будет зависеть от величины КПД, которая в свою очередь определяется уровнем технологии изготовления: при КПД 15—17 % она составит около 4 МВт. До 2005 г. объемы выпуска в России могут вырасти до 2—3 МВт/год, а далее следует ожидать резкого роста: до 10— 15 МВт/год к 2010 г. и 30—50 МВт/год в 2015г.
Выводы:
1. Bo всем мире наблюдается стремительный рост интереса к фотоэнергетике, которая в ближайшие годы может превратиться в процветающую отрасль промышленности.
2. Основным материалом для изготовления СЭ в настоящее время и в перспективе является кристаллический кремний.
3. Перед промышленно развитыми странами встает проблема снижения стоимости кремния- сырца ниже 20 долл/кг и создания специализированного производства кремния для фотоэнергетики объемом 10 000 т/год.
4. Снижение стоимости пластин кремния послужит мощным толчком для реализации имеющихся наработок по повышению КПД серийных СЭ до 18 % и снижению их себестоимости.
5. Технический потенциал России позволяет ей занять одно из ведущих мест на мировом рынке продаж солнечных элементов, модулей и фотоэлектрических систем.
6. Ни один из рассмотренных методов фотохимического разложения воды пока еще не вышел на уровень промышленного использования. Однако полученные результаты позволяют считать реальной задачу создания фотокаталитических преобразователей солнечной энергии в химическую на основе фоторазложения воды на водород и кислород.
7. Без учета экологического эффекта системы солнечного теплоснабжения в России могут быть конкурентоспособны с теплоисточниками на органическом топливе (газ, мазут) в южных районах Дальнего Востока, на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье; срок окупаемости CCT составляет 10-15 лет. Теплоснабжение от котельных на угле во всех регионах России более экономично, чем использование солнечной энергии.
8. При конкуренции с электротеплоснабжением (например, в пунктах, где применение органического топлива невозможно или нежелательно) CCT могут оказаться экономически эффективными в тех же регионах при Q > 1,3 МВт•ч/м2.
9. Введение экологического налога на выбросы CO2 в размере 100...125 дол/т углерода (что согласуется с целью мирового сообщества: не превышать в перспективе уровень эмиссии тепличных газов 1990 г.) позволяет рассматривать CCT как перспективную технологию производства низкопотенциального тепла на значительной территории России с годовым солнечным излучением на плоскую поверхность более 1 000 кВт•ч/м .
Список литературы:
1. Тихонов А.Н. Трансформация энергии в хлоропластах — энергообразующих органеллах растительной клетки // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 4. С. 24-32.
2.Климов В.В. Фотосинтез и биосфера // Там же. № 8. С. 6-13.
3.Скулачев В.П. Эволюция биологических механизмов запасания энергии // Там же. 1997. № 5. С. 11-19.
4.http://www.eren.doe.gov.
5.Мэрфи Л. M. Перспективы развития и финансирование технологий использования возобновляемых источников энергии в США // Труды Междунар. конгресса "Бизнес и инвестиции в области возобновляемых источников энергии в России", Москва, 31.05—4.06. 1999. M.: НИЦ "Инженер", 1999. C. 59-67.
6.Программа США "Миллион солнечных крыш" // Возобновляемая энергия. 1998. № 4. C. 7—10.
7.СтребковД. С. Новые экономически эффективные технологии солнечной энергетики // Труды Междунар. конгресса "Бизнес и инвестиции в области возобновляемых источников энергии в России". M. 1999. C. 187—208.
8.Бусаров B. Успех поиска путей. Концепция перехода к устойчивому развитию и особенности региональной энергетической политики. - Зеленый мир,1999, № 16-17.
9.Бутузов B. A. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии в системах теплоснабжения Краснодарского края. - Краснодар: ККП Союза НИО CCCP, 1989.
10.Системы солнечного тепло- и хладоснабжения/ P. P. Авезов, M. A. Барский-Зорин, И. M. Васильева и др. Под. ред. Э. B. Сарнацкого и C. A. Чистовича. - M.: Стройиздат, 1990.
11. Бутузов B. A. Анализ опыта проектирования и эксплуатации гелиоустановок горячего водоснабжения.
Сборник "Энергосбережение на Кубани"/ Под общ ред. Э. Д. Митус. Краснодар: "Советская Kyбань", 1999.
12. Государственный доклад- "O состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в1997 г." - Зеленый мир, 1998, №26.
13. Фугенфиров М.И. Использование солнечной энергии в России // Теплоэнергетика. 1997. № 4. C. 6-12.
14. Тарнижевский Б.В., Абуев И.М. Технический уровень и освоение производства плоских солнечных коллекторов в России // Теплоэнергетика. 1997.№4. C. 13-15.
15. Тарнижевский Б.В. Оценка эффективности солнечного теплоснабжения в России // Теплоэнергетика. 1996. № 5. C. 15-18.
16. Тарнижсвский Б.В., Чакалев K.H., Левинский Б.М. Коэффициент замещения отопительной нагрузки пассивными системами солнечного отопления в различных района CCCP // Гелиотехника 1989.№4.С.54-58.
17. Бекман У., Клейн C., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. M.: Энергоатомиздат, 1982.
18. Марченко O.B., Соломин C.B. Анализ области экономической эффективности ветродизельных электростанций // Промышленная энергетика. 1999. № 2. C. 49-53.
19. Новая энергетическая политика России / Под общ. ред. Ю.К. Шафраника. M.: Энергоатомиздат, 1995.
20. Бородулин М. Ю.
Электротехнические проблемы создания преобразовательных установок для солнечных и ветровых электростанций / Бородулин М. Ю., Кадомский Д.Е. // Электрические станции. – 1997. - № 3. – c.53-57.