В России будут созданы солнечные батареи нового поколения

Коллаборации российских ученых из Южно-Уральского госуниверситета и Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН работает над научным проектом по созданию материалов для солнечных батарей нового поколения на основе органических фотосенсибилизаторов. В результате будут получены более эффективные и простые в производстве экологичные устройства для выработки энергии. По данной теме в журнале Molecules, индексируемом базой данных Scopus вышла статья. 

Экологически чистый источник энергии станет эффективнее

Растущие потребности человечества в экологически чистой и возобновляемой энергии привели к тому, что сегодня ученые по всему миру стремятся создать эффективные преобразователи солнечного света в электричество. Достижение этой цели с помощью фотовольтаических устройств привлекает особое внимание специалистов. Так, экологически чистые фотовольтаические устройства основаны на использовании органических молекул в качестве основных компонентов, а их преимущества заключаются в высокой эффективности, легкости изготовления ячеек и относительно низкой стоимости.

Ключевую роль в таких устройствах играют органические фотосенсибилизаторы, которые и определяют их производительность.

«Поиск новых эффективных органических сенсибилизаторов является важной и современной задачей, ориентированной на решение проблемы перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике. Среди богатейшего многообразия органических соединений в качестве красителей, способных сенсибилизировать фотовольтаические устройства, были интенсивно исследованы как полимерные соединения, так и малые индивидуальные молекулы. На настоящий момент не существует строгой системы предсказаний эффективности фотовольтаического устройства в зависимости от структуры красителя, поскольку на это влияет целый комплекс различных факторов. Разработка нового семейства эффективных фотосенсибилизаторов приведет к тому, что устройства на их основе будут обладать высокими значениями эффективности преобразования света, что делает их перспективными для применения на практике», — рассказывает доктор химических наук, профессор

Олег Ракитин.

В настоящее время на рынке солнечных элементов доминируют монокристаллические и поликристаллические кремниевые солнечные элементы первого поколения, на которые в 2010 году приходилось 89% доли рынка. Тем не менее, кремниевые технологии имеют ряд существенных недостатков, сдерживающих их повсеместное использование. Кремний особой чистоты дорог, а фотоэлементы из кремния должны обладать большой толщиной из-за слабой абсорбции света. Органические красители значительно дешевле, чем их кремниевые аналоги, их изготовление потенциально более просто, а варьирование структур практически не ограничено. Кроме того, органические сенсибилизированные красителем солнечные ячейки (СКСЯ) имеют высокие оптические коэффициенты поглощения и относительно высокую фотовольтаическую эффективность, что позволяет считать эту технологию наиболее перспективной.

Научный коллектив проекта

Новые материалы обезопасят от пожаров

Одним из основных направлений исследований в данной области является усовершенствование структуры сенсибилизатора, которое на сегодняшний день развивается в двух категориях: полипиридиновые комплексы металлов и безметалльные органические красители. Первая группа фокусируется на комплексах рутения, которые имеют хорошую эффективность (больше 10%), высокое значение тока и широкий диапазон длин волн поглощения фотонов, однако недостатками этих красителей являются высокая стоимость и ограниченные ресурсы рутения. В связи с этим исследования в области более дешевых безметалльных органических красителей необходимы для того, чтобы превзойти свойства рутениевых сенсибилизаторов.

Таким образом, главной задачей проекта является развитие стратегии синтеза органических сенсибилизаторов — основных компонентов эффективных фотовольтаических устройств. Результаты исследования найдут применение не только при создании солнечных батарей. Так, новые красители будут использованы для конструирования органических светоиспускающих диодов, обладающих спектральными характеристиками свечи. Такие светодиоды безвредны и обладают низкой цветовой температурой, они не представляют опасности пожара или горения. Создание таких органических светоиспускающих диодов превзойдет мировой уровень.

Новости солнечной энергетики | Sun Shines

Российские солнечные установки: нововведения и зеленый тариф

Россия вступила на путь интеграции небольших установок в общую электросеть, из-за чего владельцы солнечных батарей смогут стать частью энергорынка и даже продавать излишки энергосбытовым компаниям. Мы решили разобраться в этом, и подготовили для вас интересный материал на эту тему!

Солнечные системы – панели и целые установки – стали обыденностью в Европе и Америке, откуда и пошел тренд на «зеленую энергию». И если раньше для России это решение казалось неинтересным и крайне спорным, сегодня все по-другому. В середине весны был введен новый механизм, благодаря которому каждый владелец солнечных модулей может продавать излишки произведенной электроэнергии в общую сеть. Согласно имеющимся данным, доход с продаж полностью освобожден от налогообложения – небольшой, но приятный бонус.

Сама суть нововведения заключается в возможности взаимовычета объемов энергопотребления и подачи зеленой электроэнергии в электросеть. Как правило, чем больше генератор сможет произвести и выдать кВт*ч, тем меньше придется платить за услуги компаний. Осуществить это — предельно просто, ведь сегодня имеется колоссальный спрос даже на небольшие установки.

О нюансах — в деталях

Согласно опубликованному постановлению правительства Российской Федерации №299, физлица и юрлица при желании могут интегрировать генератор на любом типе топлива, в том числе на дизельном или газовом. При всем при этом солнечные электростанции являются одними из наиболее простых в эксплуатации. Мощность среднестатистической электростанции хоть и не ограничена, но в соответствии законом выдавать она должна не более 15кВт в час.

Минэнерго пояснили эту ситуацию, добавив, что учет объема потребления сети будет осуществляться каждый час, а в конце месяца будет подвергаться перерасчёту.

Кому следует бояться микрогенерации?
Наибольшие риски, как показывают предварительные подсчеты, будут нести именно сетевые компании. На их плечи будет возложена ответственность за качество подаваемой электроэнергии. Вот почему для снижения рисков им потребуется проработать и внедрить определенные технические требования к оборудованию владельцев солнечных электростанций, желающих присоединиться к рынку. Интеграция базовых стандартов позволит сетевикам решить проблемы в техно-режимах, а также обеспечить комфортную работу со всеми потребителями.

Другой трудностью, с которой компаниям придется столкнуться, станет то, что итоговые счета за электроэнергию едва смогут покрыть финансовые затраты.

Борьба добра и зла – что ждать в будущем?
По мнению экспертов, большой объем солнечных панелей может стать реальной проблемой для отдельных энергосистем. Специалисты допускают сценарии, при котором доля ВИЭ (+16-21%) кардинально изменит ситуацию в регионах взаимосвязанной энергосистемы южного округа. В связи с этим могут появиться сложности работы с резервами и управлением переизбытка между зонами.

В Европе подобная проблема обычно устраняется путем развития комплексных установок энергонакопления. Но это проблемы, касающиеся энергосбытовых компаний, а обычным частникам волноваться не о чем — теперь каждый желающий может установить солнечные батареи и начать генерировать электричество в сеть!

Современные солнечные элементы и модули • Ваш Солнечный Дом

Автор: Каргиев В.М., к.т.н. ©

Технологии производства солнечных элементов и панелей постоянно развиваются и совершенствуются. Производители и исследователи постоянно ищут пути увеличить эффективность солнечных панелей, повысить количество вырабатываемой энергии с единицы площади, улучшить их работы при различных уровнях освещенности, температуры и повысить стойкость к воздействию факторов окружающей среды.

За последние 15 лет мы видели прогресс в развитии технологий кристаллических солнечных элементов. Кроме улучшения качества  изготовления солнечных элементов изменялась и технология их производства. Эффективность солнечных элементов существенно выросла благодаря улучшениям в технологии производства солнечных фотоэлектрических элементов.

На настоящий момент можно выделить следующие новейшие технологии солнечных элементов (поли- и монокристаллы), которые мы рассмотрим ниже или в отдельных статьях (см. наличие ссылок на названии технологии):

Статья дополняет предыдущие материалы по теме (рекомендуется ознакомиться перед дальнейшим чтением):

• Multi Busbar – солнечные элементы с множеством токосъемных шин

• Split cells – разрезанные пополам и на 1/3 солнечные элементы

• Shingled – “чешуйчатые” элементы

• Bifacial – двусторонние панели и элементы (перейдите по ссылке для подробной информации)

• HJT – Heterojunction cells – гетероструктурные элементы. В России такие делает завод Хевел

• IBC – Interdigitated Back Contact cells – такие элементы делает компания SunPower и некоторые другие, в них токосъем осуществляется контактными “столбиками”, соединяющими лицевую и тыльную части солнечного элемента

• TOPCon – Tunnel Oxide Passivated Contact

Как изменялась технология производства солнечных элементов?

1.

Размеры солнечных элементов

Развитие массового производства кремния для солнечных батарей привело к увеличению размера солнечных элементов. Если в конце  прошлого века наиболее популярными были солнечные элементы размером 100 и менее миллиметров, то в конце 90-х годов стандартом стали элементы размером 125*125 мм. Примерно в середине 2000-х начался переход на солнечные элементы размером 156х156 мм. Начиная с 2018 года все больше и больше производится элементов размером 158-158 и 166*166 мм. Это стало возможным благодаря повышению стабильности параметров выращиваемых кристаллов и внедрению в производство оборудования для выращивания кристаллов таких размеров.

Увеличение размера элементов позволяет снизить удельные затраты на производство единицы мощности солнечных панелей.

2.

Количество токосъемных шин солнечных ячеек

Это количество влияет на эффективность сбора свободных электронов, выбиваемых фотонами солнечного света, с поверхности солнечного элемента. Чем меньше расстояние между токосъемными шинами и чем они ýже, тем лучше эффективность сбора электронов. Это приводит к постоянному увеличению КПД солнечных элементов, который у элементов с 9 токосъемными шинами (busbars, далее bb) увеличился в 1,5-2 раза по сравнению элементами с 2bb (c примерно 11-12% до 22-24%).

Первые массово производимые солнечные элементы имели всего 2 токосъемные шины при размере 125*125 мм. До сих пор на рынке можно встретить солнечные модули из таких элементов, которые собираются из старых складских запасов. При покупке таких модулей будьте готовы к тому, что модули или произведены давно (лет 10-15 назад), или в них используются старые неэффективные солнечные элементы. Более того, недавно произведенные модули из элементов такого размера с 2 bb могут быть сделаны из отбракованных остатков, которые были проданы производителями как брак за бесценок мелким сборщикам.

В начале 2010-х годов стандартом стали солнечные элементы  размером 156-156 мм с 3-мя, а потом и с 4-мя токосъемными шинами. Примерно в 2015 году стандартом стали солнечные элементы с 5 шинами. Они являются наиболее распространенными и сейчас (на начало 2021 года)

Однако примерно с 2017 года все больше производителей стало предлагать солнечные элементы с 7, 9, 12, 15 и даже 18 токосъемными шинами. Меняется и сама конструкция шин – если раньше они были плоскими полосками, которые затеняли часть солнечного элемента, то в мультишинных элементах шины делают круглыми и более тонкими. Т.к. длина тонких токосъемных полосок стала меньше, то и сопротивление их снизилось. Поэтому в мультишинных солнечных элементах меньше сопротивление токосъемных контактов, что повысило КПД солнечных элементов.

Еще одно преимущество MBB солнечных элементов – бóльшая стойкость к микротрещинам. Если солнечный элемент, вследствие воздействия удара или давления (например, очень большой град или на модуль наступил человек) получает микротрещину, то элемент с мультишинами будет меньше терять мощность, потому что в нем есть множество обходных путей для протекания тока по элементу.

Применение солнечных модулей с солнечными элементами с 9 токосъемными шинами по сравнению со стандартными на сегодняшний день элементами с 5 шинами помогает: уменьшить общую стоимость солнечной энергосистемы, улучшить её окупаемость, уменьшить риск микротрещин, хотспотов и LID (light induced degradation) эффекта при увеличении общего КПД и выработки энергии солнечной батареей.

На настоящий момент наиболее экономически обоснованными являются солнечные элементы с 9 bb. Стоимость таких элементов в последний год существенно снизилась и превышает стоимость стандартных солнечных элементов с 5 bb всего на 10-12%. При этом разница в КПД может доходить до 15-20%.

3. Солнечные элементы без токосъемных шин на лицевой поверхности. Еще одним методом улучшения эффективности солнечных элементов стала разработка солнечных элементов вообще без токосъемных шин на лицевой поверхности. Такие элементы производит американская компания SunPower (см. про IBC ниже). Несколько лет назад такие элементы имели самый высокий КПД (примерно 22%), при этом также стоили дороже всего. Токосъем как “+”, так и “-” происходит за счет “столбиков”, которые выходят своими вершинами на лицевую поверхность. Подробнее см. на сайте Sunpower.

В последние годы Sunpower близок к банкротству, т.к. такая технология намного дороже, но преимущества в КПД уже практически не осталось. Единственно, где еще нельзя заменить элементы Sunpower – это псевдогибкие солнечные панели. Это связано с тем, что элементы Sunpower практически нечувствительны к микротрещинам и сохраняют свою работоспособность при небольших изгибах солнечных элементов.

Стремление убрать с площади лицевой поверхности солнечных панелей токопроводящие шины и увеличить заполняемость солнечной панели солнечными элементами привело к изобретению так называемых “чешуйчатых” (shingled) солнечных панелей. На настоящий момент эти панели имеют наибольший КПД среди кристаллических солнечных панелей с шинными токосъемами. В нашем ассортименте есть такие модули мощностью 340-345 Вт в размере стандартных 60-элементных модулей. См. ниже для более подробной информации про “чешуйчатые” модули.

Разделенные (split) солнечные панели с половинными элементами

Особенности и преимущества солнечных батарей из резанных элементов

Раньше, если солнечную панель делали из нецелых элементов, это говорило о том, что эта панель сделана из отбракованных солнечных элементов со сколами и трещинами. Обычно такие панели делали мелкие производители, которые покупали отбраковку солнечных элементов, нарезали куски из неповрежденных частей и соединяли их в солнечные панели.  Такие бракованные элементы также имели и другие дефекты, приводящие к снижению срока службы и эффективности. Поэтому, если вам предлагали солнечную панель с количеством элементов больше, чем стандартное (36/60/72), да еще и дешевле обычной цены, то с большой долей вероятности вы могли получить модуль из отбракованных солнечных элементов Grade C или D. Такими модулями “грешили” поставщики под одной популярной до недавнего времени российской торговой маркой. К счастью, сейчас такие модули практически  не встречаются на российском рынке. 

Ситуация кардинально изменилась в последние пару лет. Появилась технология производства, при которой солнечные элементы специально режут на 2 или даже на 3 части. При этом сам модуль тоже делится на 2 равные части, которые работают практически независимо друг от друга. Это сделано по 3 основным причинам:

• уменьшаются токи, протекающие по солнечным элементам, что уменьшает резистивные потери
• при затенении одной части такого модуля вторая половина работает без потери мощности (как известно, при частичном затенение стандартного модуля, его мощность падает практически до 0 – для компенсации этого эффекта и применяются шунтирующие диоды в клеммной коробке солнечных панелей).
• улучшается заполняемость площади солнечной панели солнечными элементами, что также приводит к увеличению КПД солнечной панели.

Большинство крупных производителей в настоящее время перешли на изготовление солнечных панелей из разрезанных наполовину солнечных элементов (half-cut), которые пришли на замену стандартным квадратным солнечным элементам. Это позволило разделить солнечную панель на 2 независимо работающие половины. Мощность панели также разделена пополам. Это имеет несколько преимуществ, включая улучшенную производительность за счет снижения резистивных потерь в токосъемных полосках и шинах. Более  того, некоторые производители стали делать экстра-большие солнечные элементы размером 210*210 мм, которые разрезаются на 3 части. Такие солнечные элементы используются в солнечных модуля высокой мощности – до 600Вт.

Солнечная панель из половинных солнечных элементов

1. Размеры солнечного элемента больше в split солнечных модулях 

Бóльшие размеры солнечного элемента увеличивают площадь солнечных элементов в солнечной панели. Это позволяет делать солнечные панели большей мощности (до 600Вт) и увеличить КПД модуля до 22%.

2. Меньше расстояние между токосъемными шинами и более тонкие шины

Уменьшение расстояние между токосъемными шинами уменьшает интенсивность тока между ними и, следовательно, потери в солнечном элементе.  Площадь токосъемных шин в элементе в 9 шинами меньше на 22% по сравнению с элементов с 5 шинами. Увеличение полезной световоспринимающей площади солнечного элемента позволяет увеличить мощность и выработку энергии солнечным модулем.

Дополнительно, меньшее расстояние от краев солнечной панели до клеммной коробки, которая располагается в середине сплит-панели снижает потери в проводниках и повышает полезную мощность до 20Вт в сравнении с обычной панелью аналогичного размера.

Уникальная клеммная коробка сплит солнечной панели состоит из 3 частей для того, чтобы уменьшить эффект частичного затенения. В модуле есть 6 отдельных цепочек солнечных элементов (но только 3 шунтирующих диода), что обеспечивает меньшие потери мощности при частичном затенении модуля.

Клеммная коробка обычного и half-cut солнечного модуля

Так как каждый элемент – всего половина от стандартного элемента, то он производит в 2 раза меньший ток при том же напряжении. Это значит, что ширина токосъемных полосок может быть уменьшена в 2 раза, и это означает меньшее затенение полезной площади солнечного элемента и, как следствие, увеличенный КПД. Меньшие токи также приводят к меньшему нагреву солнечных элементов и панели в целом (а, как известно, при нагреве эффективность фотоэлектрических элементов падает). Также, меньшие температуры элементов снижают риск появления хотспотов (точек локального перегрева), которые не только снижают эффективность солнечного модуля, но и уменьшают срок его службы. Этот риск существует при частичном затенении модуля – как внешними предметами (ветки, облака), так и из-за пятен грязи на самих панелях. Резистивные потери в проводниках и шинах уменьшаются на 75%, мощность модуля возрастает на 4%.

3. Уменьшение эффектов затенения солнечных модулей
Эффект затенения для стандартного и half-cut солнечных модулей

На рисунке выше показано типичное соединение солнечных элементов в солнечном модуле. Элементы в стандартных модулях по 60 и 72 шт. обычно соединяются в 3 последовательные цепочки. При затенении нижней части солнечной панели (а обычно бывает именно такое затенение, особенно если панели в солнечной батарее располагаются рядами) из работы исключается весь солнечный модуль. У модуля с половинными элементами будет продолжать работать половина модуля. 

Солнечные модули с половинными элементами дороже в производстве, поэтому при их изготовлении обычно используются самые качественные элементы. В последнее время все больше модулей с половинными элементами делаются из элементов с 9 токосъемными шинами.

Половинные солнечные элементы позволяют снизить токи между солнечными элементами, что приводит к снижению потерь и увеличению КПД. Снижается риск микротрещин, увеличивается стойкость к хот-спотам (локальным перегревам) и снижается LID-деградация.

Резаные элементы применяются только в модулях малой мощности (в настоящее время менее 160-170Вт), потому что для получения стандартного напряжения солнечного модуля нужно определенное количество солнечных элементов (для 12В модуля – 36 шт. в последовательной цепочке).

 

Чешуйчатые (Shingled) солнечные модули – конструкция и преимущества

Еще одим способом увеличить эффективность солнечных модулей является уникальная технология, при которой солнечные элементы разрезаются на несколько частей и склеиваются. Такие солнечные модули дороже обычных, потому что для их производства необходимы дополнительные технологические операции. Солнечные элементы режутся на 5 частей примерно по токосъемным шинам, а затем склеиваются как черепица в ряды из 18 и более шт. “Чешуйчатые” солнечные панели обычно на 15-20% дороже стандартных с последовательно соединенными целыми солнечными элементами.

Для “склеивания” цепочек солнечных элементов применяются ECAs (electrically conductive adhesives) – специальные токопроводящие клеи. Такая технология позволила полностью отказаться от токосъемных шин. Внешний вид такого модуля показан на фотографии ниже.

Цепочки из склееных кусочков солнечных элементов могут располагаться как вдоль, так и поперек модуля (обычно). Солнечные элементы разрезаются при помощи лазера и затем склеиваются с небольшим перекрытием (отсюда еще одно их название – Overlapping cells), под которым скрываются токосъемные шины. При таком расположении можно использовать практически всю площадь солнечной панели, токосъемные шины не забирают полезную площадь модуля и не затеняют его, что приводит к увеличению КПД. Это очень похоже на эффект, которые достигается в другой технологии солнечных элементов  IBC (см. ниже).

Другое преимущество – длинные цепочки склеенных элементов обычно соединяются параллельно, и это сильно снижает эффект от затенения части солнечного модуля. Каждая цепочка работает независимо, и поэтому в этом отношении “чешуйчатые” солнечные модули гораздо лучше даже по сравнению с half-cut (половинными) модулями, потому что в них в 2 раза больше независимых по напряжению цепочек (12 против 6 у half-cut и 3 у модулей из целых элементов).

Напряжение у “чешуйчатых” солнечных модулей выше, чем у стандартных, поэтому их можно соединять в солнечной батарее как последовательно, так и параллельно. Это также снижает эффект затенения уже на уровне солнечной батареи (см. тут, если вы не знаете, чем отличаются солнечные модули и панели от солнечной батареи).

Преимущества shingled солнечных модулей

3 основные преимущества “чешуйчатых” модулей следующие:Essentially the three key advantages of the shingled solar panel design are they produce more power, improve reliability and are aesthetically pleasing.

1. Увеличение выработки электроэнергии на единицу площади

Чешуйчатые солнечные элементы не имеют токосъемных шин, нет токопроводящих шин, почти нет пустых от солнечных элементов участков на поверхности модуля. Наглядная демонстрация показана на фотографии ниже.

Преимущества чешуйчатых солнечных элементов в заполнении площади солнечного модуля

2. Меньше потери вследствие частичного затенения

В обычных солнечных модулях солнечные элементы соединены все последовательно, поэтому при частичном затенении их мощность очень сильно падает. В “чешуйчатом” солнечном модуле есть от 9 до 12 параллельных цепочек, и при частичном затенении солнечная панель практически теряет мощность только затененной части. Это в несколько раз снижает потери мощности солнечной батареи от частичного затенения модулей.

Распределение путей для тока в стандартном и “чешуйчатом” солнечном модуле

На рисунке ниже показаны различные случаи частичного затенения солнечного модуля и примерные потери мощности от затенения. Серым обозначена – обычная панель, зеленым – “чешуйчатая”. У чешуйчатого модуля эффект гораздо ниже в большинстве случаев, исключение составляет вертикальное затенение модуля.

Практическая эксплуатация солнечных батарей из чешуйчатых модулей показала, что они вырабатывают на 37-45% больше энергии по сравнению с обычными солнечными модулями (см. ссылку №2 списка источников ниже).

3. Надежность лучше

Shingled модули имеют низкую вероятность выхода из строя токопроводящей шины. У обычных модулей есть около 30 метров токопроводящих шин и множество точек спайки, которые являются потенциальным местом повреждения при длительной эксплуатации в тяжелых климатических условиях.

Лучшее механическое исполнение. Статические и динамические тесты показали, что чешуйчатые модули лучше противостоят поломкам вследствие приложения внешней силы, по сравнению с обычными солнечными панелями.

4. Привлекательный внешний вид

Технологии солнечных элементов и модулей улучшаются, и чешуйчатые модули в настоящее время представляют из себя одну из наиболее продвинутых технологих изготовления солнечных модулей.

В нашем ассортименте представлены несколько моделей чешуйчатых солнечных панелей. Производители – Tongwei Solar и Seraphim. 

Модули с высокой плотностью заполнения

Еще одним способом повысить полезное использование площади модулей стало технология “уплотнения” солнечных элементов. Такие модули получили название High-Density. В стандартном модуле расстояние между элементами составляет до 2 мм. Современные производители добились уменьшения этого расстояния до 0,5мм. Это может показаться довольно простым улучшением, но оно позволило уменьшить расстояние между солнечными элементами за счет того, что контакты на верхней поверхности одного элемента напрямую соединяются с контактом на нижней поверхности соседнего элемента (см. рисунок). Это позволило несколько процентов повысить эффективность солнечной панели. 

Jinko Solar использует технологию, которая похожа на “чешуйчатую”. Её Tiling Ribbon (TR) технология позволила вообще исключить расстояние между модулями. Также, используется меньше серебра в припое для пайки, что снижает стоимость производства.

Двусторонние солнечные модули

Одними из первых модули с двусторонней чувствительностью разработал российский производитель в Краснодаре – завод “Солнечный Ветер”. Мы продавали двусторонние модули еще 15-20 лет назад. К сожалению, в 2012 году завод закрылся, и с тех пор в России двусторонние модули больше не выпускаются. Но последние несколько лет все больше производителей стало выпускать такие (Bifacial) модули. В основном они изготавливаются из элементов n-типа (“Солнечный ветер” был одним из первых в мире, кто освоил производство солнечных элементов n-типа). 

Двусторонние модули становятся все более популярными потому, что стоимость производства высокоэффективных и высококачественных солнечных элементов постоянно снижается. Для производства bifacial элементов нужны монокристаллы высшего качества. Двусторонние элементы могут преобразовывать солнечную энергию с обеих сторон. При правильной установке такие модули могут производить до 27% больше энергии по сравнению с обычными односторонними модулями. 

По конструкции такие модули могут отличаться по исполнению задней защитной части. Это может быть или прозрачная EVA пленка, или стекло (double glass). Модули с двойным стеклом имеют лучшую надежность и больший срок службы по сравнению со стандартными модулями с защитной пленкой. Модули могут быть с алюминиевой рамой и безрамными.

Как отличить по настоящему двусторонние модули от односторонних с прозрачной задней пленкой или двойным стеклом (такие тоже есть на рынке)? Настоящие двусторонние модули имеют токосъемную сетку с обеих сторон солнечного элемента.

Двусторонние солнечные модули на трекере

Традиционно двусторонние модули использовались только при установке на земле в таких условиях, когда отраженных от земли солнечный свет мог попадать на заднюю поверхность солнечной батареи. Например, при отражении от снега, от светлого песка и т.п. Даже при установке на светлых крышах достигалась добавка к выработке энергии (в среднем +10% по сравнению с односторонними модулями). 

Учитывая, что чувствительность задней стороны в таких модулях идет бонусом и ничего не стоит, применение двусторонних модулей может быть привлекательным даже при том, что задняя поверхность не освещается. Они часто используются при строительстве навесов и полупрозрачных крыш, потому что свет проникает через незаполненные солнечными элементами промежутки. 

Еще одним преимуществом двусторонних солнечных модулей является меньший температурный коэффициент из-за того, что такие модули меньше нагреваются на солнце. 

Как устанавливать двусторонние модули?

Способ установки bifacial модулей зависит от их конструкции. Рамные модули обычно легче устанавливать потому, что традиционные монтажные конструкции больше адаптированы именно к рамным модулям. Многие производители двусторонних модулей снабжают своими специальными креплениями, это облегчает установщикам их работу. Безрамные модули крепятся с помощью специальных креплений с резиновыми прокладками (они есть у нас в ассортименте), и нужно быть аккуратными при затяжке болтов, чтобы не расколоть стекло.

Количество энергии, которое генерируется тыльной стороной модуля, зависит от угла наклона солнечной батареи. Нужно обеспечивать попадание отраженного от поверхностей света на заднюю часть модуля. Несмотря на то, что в двусторонних фотоэлектрических модулях используются специальные тонкие клеммные коробки, которые практически не затеняют тыльную сторону элементов, сама монтажная конструкция может частично затенять тыльную часть солнечного модуля. В идеале нужно проектировать монтажную конструкцию с учетом используемых модулей с двусторонней чувствительностью, чтобы она минимально затеняла тыльную сторону солнечной батареи от отраженного света.

Вот некоторые производители, которые делают двусторонние модули:  LG, LONGi, Lumos Solar, Prism Solar, Silfab, Sunpreme, Trina Solar и Yingli Solar. С увеличением количества производителей двусторонние модули переходят из нишевого продукта в майнстрим. Думаю, мы увидим через несколько лет, что bifacial модули занимают существенную долю рынка солнечных модулей.

Видео от JA Solar, в котором рассказано о технологиях, применяемых в  современных солнечных модулях

В рекламируемом модуле применены технологии:

1. PERC (пассивированный задний контакт)
2. Half-cut cells (половинные солнечные элементы)
3. Multi busbars (увеличенное количество токосъемных шин – 9 в данном случае)
4. bifacial cells (двусторонная чувствительность элементов), даны цифры по увеличению выработки солнечными панелями за счет двусторонней чувствительности
5. double glass panels (двойное защитное стекло) увеличивает срок службы и выработку солнечных панелей за счет уменьшения деградации с течением времени.

Гетероструктурные HJT солнечные элементы

Гетероструктурные HJT солнечные элементы в основе имеют обычные кристаллические элементы, покрытые дополнительными тонкопленочными слоями аморфного кремния на каждой стороне. Эти пленки формируют так называемые гетеропереходы, в дополнение к основному переходу в кристаллическом элементе. Известно, что разные типы переходов преобразуют разные участки спектра солнечного света  в электричество. За счет этого эффекта достигается повышение общего КПД преобразования солнечной энергии в гетероструктурном солнечном элементе. 

Сейчас HJT элементы на основе обычных солнечных элементов с токосъемными шинами имеют КПД 22-23%. Ожидается, что максимальный КПД может быть повышен до 26,5% за счет комбинации гетероструктуры с IBC технологией формирования токосъемных контактов (см. ниже). Конечно же, перечисленные выше технологии улучшения токосъема (half-cut, multibusbar, shingled) также позволяют повысить КПД гетероструктурных элементов. 

К преимуществам HJT технологии также относится малый температурный коэффициент. Они меньше нагреваются при работе и меньше теряют мощность при нагреве. Температурный коэффициент в лучших HJT элементах улучшен на 40% по сравнению с обычными поликристаллическими и монокристаллическими модулями. Для лучших HJT модулей температурный коэффициент мощности составляет 0.26%/°C (против 0.38% … 0.42% /°C для обычных модулей). Это приводит к тому, что в жаркий безветренный солнечный день HJT солнечные батареи могут вырабатывать дополнительно до 20% электроэнергии. 

Улучшенный температурный коэффициент позволяет получать больше энергии от HJT солнечной батареи

Примечание: температура солнечной панели и солнечных элементов также зависит от цвета крыши под ними, угла наклона и скорости ветра. Поэтому при монтаже модулей на темной крыше вплотную к поверхности без вентиляционного зазора для обдува ветром температура модулей может быть существенно выше, а общая выработка в жаркую погоду сильно снизиться. 

В России гетероструктурные элементы производит завод Хевел, они есть в нашем ассортименте.

IBC технология солнечных элементов

Вид на тыльную поверхность IBC элемента

В IBC (Interdigitated Back Contact)  солнечных элементах создается сетка из 30 и более проводников, которые соединяются с задней частью солнечного элемента. В отличие от обычных солнечных элементов, в которых есть видимые токосъемные шины и токосъемная сетка, в IBC элементах передняя поверхность солнечного элемента полностью свободна. За счет этого достигается улучшение КПД солнечного элемента. IBC технология является одной из перспективных технологий производства современных солнечных элементов. Пока ее распространение сдерживается высокой ценой производства -солнечные IBC модули получаются по цене примерно 1 доллар за ватт (для сравнения, обычные модули стоят сейчас 0,2-0,25 доллара за пиковый ватт), цены не включают налоги, пошлины и доставку.

IBC элементы не только самые эффективные, но и самые механически прочные, потому что задняя контактная поверхность создает дополнительную жесткость и поддержку кремниевому элементу. 

Но высокая цена несколько лет назад была и у самых распространенных сейчас PERC элементов, и у гетероструктурных элементов. Мы видим сейчас, что эти технологии постепенно вытесняют другие, менее эффективные, хотя и более дешевые технологии производства. Рынок предпочитает более эффективные солнечные батареи самым дешевым. Поэтому скорее всего, IBC технология также скоро выйдет на массовый рынок солнечных батарей. 

Среди самых эффективных современных солнечных модулей, использующих эту технологию можно назвать произведенные SunPower и LG монокристаллические кремниевые IBC N-type модули. Эти модули также имеют гарантию на 90-92% мощности через 25 лет, что существенно больше стандартной для остальных модулей гарантии в 80% через 25 лет. 

• SunPower – Maxeon 3 – имеет 22.6% КПД

• LG energy – Neon R – имеет 21.7% КПД

Смотрите полный список наиболее эффективных солнечных панелей по состоянию на 2021 год.

TOPCon солнечные элементы

TOPCon означает Tunnel Oxide Passivated Contact и в настоящее время это наиболее продвинутая технология для солнечного элемента N-типа. Технология позволяет уменьшить рекомбинационные потери в переходе, что ведет к повышению эффективности. Вследствие различных причин, в солнечном элементе часть электронов рекомбинируется с дырками, что ведет к потерям тока. Ультратонкий слой TOPCon помогает уменьшить эти потери при минимальной цене в производстве. Впервые концепция TOPCon была предложена немецким институтом  Fraunhofer ISE в 2014 году, но до 2019 года она не получила значимого распространения. Только после того, как ее начали использовать такие крупные производители, как Trina Solar, JA Solar и Longi Solar, были получены в серийном производстве солнечные панели с КПД выше 22%.

Для понимания преимуществ этих элементов приведем сравнение характеристик двусторонних TopCon модулей производителя Jolywood (Китай)

Параметр	P-type	N-TOPcon
Мощность с обратной стороны, % от передней	70%	80%
Деградация в первый год эксплаутации	2%	1%
Ежегодная деградация	0.7%	0.4%
Гарантия на выработку, лет	25	30
Температурный коэффициент мощности	-0.37%	-0.32%

 

Ссылки на использованные материалы

1. Top 10 Solar Panels – Latest Technology 2021
2. What are shingled solar panels?

3. Best Solar Panels 2021

4. pv-manufacturing.org

Перейти к покупке современных солнечных модулей

Эта статья прочитана 2764 раз(а)!

Продолжить чтение

• 10000

  Как работают солнечные фотоэлектрические элементы? Структура солнечного элемента Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Большая часть из коммерчески выпускаемых в настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si). Кремний это полупроводник. Он…

• 10000

  Фотоэлектрические системы. Перспективы. Состав. Параметры С. Карабанов, Ю. Кухмистров. Солнечное излучение — один из наиболее перспективных источников энергии будущего. Предлагаем Вашему вниманию обзор возобновляемых источников энергии (и их сравнение по технико-экономическим параметрам с остальными). Большая часть материала посвящена типам и…

• 10000

  Тонкопленочные фотоэлектрические модули из аморфного кремния Тонкопленочные технологии часто рассматривают как будущее фотоэлектрической энергетики, несмотря на то, что в настоящее время более 90% всех производимых в мире солнечных модулей — кристаллические. Тем не менее, технологии тонкопленочных модулей развиваются очень быстро,…

• 10000

  Фотоэлектрические модули (солнечные панели) Солнечные панели состоят из солнечных элементов. Так как один солнечный элемент не производит достаточного количества электроэнергии для большинства применений, солнечные элементы собираются в солнечных модулях для того, чтобы производить больше электричества. Модули производятся из псевдоквадратных или…

• 10000

  Как работают солнечные элементы? Что такое ВАХ? Для генерации электричества от солнца вам нужен солнечный модуль, который состоит из одного или многих солнечных фотоэлектрических элементов. Когда на солнечный элемент падает солнечных свет, материал солнечного элемента поглощает часть солнечного света (фотоны).…

• 10000

Орбитальная электростанция: между фантастикой и планированием | Статьи

Средства массовой информации Китая рассказали о намерении страны построить орбитальную солнечную электростанцию и начать передачу энергии из космоса на Землю уже к 2030 году. Так что можно прекращать качать нефть и добывать уголь, впереди мир ждет много чистой, возобновляемой, а в перспективе очень дешевой электроэнергии? «Известия» разобрались в ситуации.

Солнце. Практически неисчерпаемый источник энергии под боком у человечества. Проекты использования солнечной энергии человечество копит с античности, и до последних лет пятидесяти их все отличали два основных критерия: принципиальная возможность и неэффективность. Панели солнечных батарей были созданы уже более ста лет назад, но и до сих пор количество солнечных электростанций в общем количестве энергообеспечения нашей планеты относительно невелико.

Есть несколько серьезных причин, мешающих повсеместному распространению солнечных электростанций. Во-первых, это атмосфера и погодные явления, сильно снижающие эффективность использования. Даже в самый ясный день земная атмосфера минимум на 36% уменьшает количество получаемого фотоэлементами солнечного света, а про плохую погоду, когда фотоэлементы практически бесполезны, и говорить не стоит.

Солнечная электростанция в китайской провинции Шаньдун

Фото: TASS/Zuma

Еще одна серьезная проблема — это невозможность использовать солнечную энергию постоянно. В ночное время электростанция опять же стоит без дела, что приводит к ее сильному удорожанию. Требуется наличие аккумуляторов для хранения выработанной за дневное время энергии и специальной сети подстанций для сглаживания пиков потребления.

Кроме того, солнечные электростанции обладают большей эффективностью при расположении ближе к экватору, в идеале в пустынях, а значит, требуется передавать энергию к пользователям на значительные расстояния. Остаются еще регулярная необходимость очистки фотоэлементов или зеркал от пыли, необходимость постоянно поворачивать их для максимального получения солнечных лучей и до кучи вопросы экологов. Большую часть этих проблем можно было бы решить, просто запустив солнечную электростанцию в космос, что и собирается сделать Китай. Впрочем, при этом возникнет много других, возможно, еще более сложных вопросов.

Космический концепт

Судя по имеющейся информации, ничего кардинально нового китайцы пока не придумали. Подобные идеи выдвигаются учеными и инженерами по всему миру уже более 70 лет. Если вкратце, предлагается вывести на околоземную орбиту космическую станцию с большим количеством солнечных панелей, которые преобразуют энергию фотонов нашего светила в постоянный электрический ток. Всё точно так же, как на Международной космической станции, только в гораздо больших размерах собственно космического аппарата и количестве получаемой энергии.

Единственным принципиальным отличием является то, что орбита будущей электростанции должна быть геостационарной, она пролегает в 35 786 км от поверхности Земли. Тогда скорость полета электростанции будет совпадать с вращением Земли и станция будет находиться всё время над одним местом на поверхности нашей планеты. На такой же орбите чаще всего работают спутники связи, организующие вещание в конкретном регионе. Кроме того, подобная орбита хороша еще и небольшим количеством космического мусора. На Международной космической станции солнечные панели достаточно быстро (менее чем за 10 лет) выходят из строя и теряют эффективность за счет повреждения фотоэлементов микроскопическими частицами космического мусора.

Фото: TASS/Zuma/ESA

За счет размещения на орбите, вне действия плотных слоев земной атмосферы, станция окажется гораздо эффективнее, чем земная электростанция таких же размеров. «Если вы поставите солнечные панели в космосе, они будут работать 24 часа в сутки, семь дней в неделю, 99,9% времени в году», — говорит Пол Яффе, космический инженер Научно-исследовательской лаборатории ВМС США, работающий над подобным проектом по заказу американских военных. Его слова приводит Business Insider.

За счет того что в космосе нет атмосферы, солнечные панели работают на 36% эффективнее. За счет отсутствия ночей и плохой погоды работоспособность увеличится еще более чем вдвое.

Кроме того, панели направлены на солнце всегда под идеальным углом. Ученые считают, что космическая солнечная электростанция примерно в восемь раз эффективнее, чем ее земной аналог.

Ток без права передачи

Правда, при космическом расположении появляется новый серьезный вопрос: как передавать электричество на Землю? В настоящее время есть два способа сделать это: лазер и электромагнитные волны вроде тех, что используются для передачи радиочастот или разогрева еды в микроволновой печи. Передача энергии при помощи лазера долго изучалась специалистами NASA, после чего от этой идеи отказались как от неэффективной.

Правда, это было в 80-х годах прошлого века, когда коэффициент полезного действия (КПД) лазеров не превышал 10–20%. С учетом потерь на передачу и преобразование световой энергии в электричество получалось, что потребитель получит лишь несколько процентов от передаваемой изначально энергии.

Однако с появлением новых технологий в начале 2000-х годов ситуация серьезно изменилась. В настоящее время есть инфракрасные лазеры с КПД до 40−50%. Серьезно улучшилось качество фотоэлементов, принимающих энергию лазерного луча (модули на основе арсенида галлия способны преобразовывать в электричество до 40%, а при определенных условиях до 70). Даже в условиях работы в земной атмосфере при помощи лазера можно передавать энергию, например заряжать висящий в воздухе беспилотник (таким проектом, например, в России занимаются Виталий Капранов, Иван Мацак и группа молодых инженеров из Комитета инновационных проектов молодежи (КИПМ) РКК «Энергия»).

Фото: popmech.ru

В случае с лазерным лучом, бьющим из космоса, тоже особых проблем не будет — на Земле будет построена специальная структура с модулями из арсенида галлия, и они будут максимально эффективно преобразовывать прилетевший из космоса луч в электричество, за счет фотонов определенной длины волны это будет гораздо эффективнее, чем с солнечной энергией.

Кстати, российский ЦНИИмаш шесть лет назад выступал с идеей создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1–10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям. И российские исследователи считают лазерную передачу энергии на Землю более эффективной. Вот что говорит об этом главный научный сотрудник ЦНИИмаша Валерий Мельников: «Значительно меньшая расходимость лазерного луча по сравнению с СВЧ-сигналом дает на порядки меньшую площадь передающих и приемных систем, а из-за малой площади приема появляется возможность энергоснабжения высокоширотных регионов России, Канады, Гренландии и других островов в северных широтах, а также Антарктиды от КСЭС, находящейся на геостационарной орбите».

Второй вариант, который как раз и рассматривают китайцы, — это передача сигнала на Землю при помощи радиоволн. Специальное устройство на солнечной электростанции будет переводить постоянный ток в радиоволны и посылать их массивный пучок на Землю. Проблема в том, что для создания радиоволн требуется специальная каркасная конструкция большого размера.

Практически вся площадь солнечных панелей с обратной стороны будет занята под специальную систему генерирующего радиоволны и передающего их на Землю устройства. На Земле же пучок радиоволн будет улавливаться ректенной (от англ. rectifying antenna — выпрямляющая антенна). Это специальное устройство будет представлять собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на нее волны в энергию постоянного тока. Естественно, что ректенна тоже теряет энергию при получении и переработке радиоволн.

Инженер РКК «Энергия» Иван Мацак

Фото: popmech.ru

Важно подобрать частоту таким образом, чтобы передача излучения была не ионизирующей во избежание возможных экологических проблем. Именно эту задачу и будут решать китайские ученые в 2021–2025 годах, пытаясь передавать энергию в условиях земной атмосферы. Экспериментальная база для таких опытов уже построена в городе Чунцин. Поэтому можно не бояться, при передаче энергии планету не поджарит гигантской микроволновкой, люди даже не заметят дополнительного излучения. Как не замечаем мы огромного количества радиоволн, постоянно находящихся в атмосфере планеты. Предполагается, что плотность сигнала будет довольно низкой и не будет угрожать людям, самолетам или птицам, пролетающим через него. Однако точно сказать об этом получится лишь после натурных опытов.

По расчетам ректенна получится больше размером, чем специальная станция с фотоэлементами для переработки лазерного луча. А вот как с эффективностью передачи — пока непонятно. Российские ученые настаивают на лазерном варианте, Китай и США — на использовании микроволнового излучения.

Пора или не пора

Так что же тогда удерживает людей от создания экологичных и практически бесперебойных солнечных электростанций? Прежде всего высокая цена проекта. Современные ракеты могут доставить на геостационарную орбиту подобные электростанции только за достаточно большое количество запусков. А ведь их требуется на орбите собирать, и не факт, что это можно сделать без человеческого участия.

Современные подсчеты показывают, что подобные электростанции будут окупаться десятилетиями и дольше, пока на Земле существует множество альтернативных, хоть и гораздо менее наукоемких способов получать электроэнергию.

Китайцы говорят о возможности использования 3D-печати отдельных элементов прямо на орбите, чтобы сэкономить на запусках. Да, первый космический принтер, печатающий объекты прямо на орбите, вот уже несколько лет находится на Международной космической станции, и с его помощью даже было напечатано несколько пластиковых инструментов, однако использовать такой способ для изготовления электростанции прямо в космосе пока не пробовал никто.

Вторая проблема — это эффективность подобной солнечной электростанции. Пока по расчетам вроде получается, что она эффективнее, чем солнечная, расположенная на Земле, даже с учетом множества потерь на передачу электроэнергии. Но как это будет в реальности, без эксперимента не сможет сказать никто.

Производство солнечных модулей 

Фото: TASS/DPA/Jan Woitas

Вот и получается, что ничего сверхфантастического в создании космической электростанции на орбите нет, однако объем финансовых вложений и неясный результат отпугивают от таких проектов потенциальных инвесторов. Если же Китаю получится создать и запустить солнечную электростанцию на орбите, то это станет не сверхвыгодным способом получения энергии, а скорее показателем научной и инженерной силы стремительно растущего «восточного дракона». По крайней мере у других держав дальше планов и разработок пока дело не сдвинулось.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

 

Солнечные панели на Нижне-Бурейской ГЭС выработали 559 тысяч киловатт-часов за 6 месяцев эксплуатации

Солнечные панели, установленные на Нижне-Бурейской ГЭС (входит в Группу РусГидро), произвели 558,7 тыс. кВт∙ч электроэнергии за 6 месяцев эксплуатации. СЭС обеспечила значительную долю потребностей в электроэнергии на собственные нужды Нижне-Бурейской ГЭС, что позволило увеличить полезный отпуск электроэнергии и повысить эффективность работы гидроэлектростанции.

Фотоэлектрические модули производства компании «Хевел» общей мощностью 1,2 МВт были установлены на Нижне-Бурейской ГЭС и сданы в эксплуатацию в декабре 2019 года. На реализацию не имеющего аналогов в России проекта понадобилось меньше года.

«Солнечная электростанция на Нижне-Бурейской ГЭС уникальна. Это первый опыт гибридной генерации в России, — отметил главный инженер Нижне-Бурейской ГЭС Вячеслав Сладкевич. -Используя имеющееся пространство, мы смогли органично вписать модули в ансамбль гидроузла, не затратив при этом дополнительных средств на подготовительные работы. Кроме того, технический персонал станции приобрел бесценный опыт одновременной эксплуатации двух объектов генерации: гидроэлектростанции и СЭС».

В настоящее время на Нижне-Бурейской ГЭС размещено 3264 геоструктурных модуля мощностью 375 Вт каждый. Солнечные элементы нового поколения с КПД ячейки более 23% вырабатывают на 20% больше электроэнергии, чем традиционные модули из поликристаллического кремния, и эффективно работают при высоких и низких температурах. Солнечные модули размещены на станционной площадке ГЭС с учетом максимальной солнечной активности.

Подобные проекты по созданию объектов гибридной генерации сегодня активно реализуются на гидроузлах во многих странах. Преимуществами строительства таких объектов являются возможность использования существующей электросетевой и транспортной инфраструктуры, высококвалифицированных специалистов, а также отсутствие необходимости использования новых земель на нужды энергетики.

facebook

twitter

вконтакте

одноклассники

google+

мой мир

17.05.2019

На Нижне-Бурейской ГЭС прошли антитеррористические учения

11.08.2020

На Нижне-Бурейской ГЭС установлена первая в России наплавная солнечная электростанция

Солнечные панели Нижне-Бурейской ГЭС за I полугодие выработали около 560 тыс. кВт.ч | Солнечная энергетика

Благовещенск. 22 июля. Солнечные панели Нижне-Бурейской ГЭС (Амурская область, входит в группу «РусГидро») — первой в России гибридной регенеративной генерации — произвели 558,7 тыс. кВт.ч электроэнергии за 6 месяцев эксплуатации, сообщает пресс-служба гидростанции.

«Солнечная электростанция обеспечила значительную долю потребностей в электроэнергии на собственные нужды Нижне-Бурейской ГЭС, что позволило увеличить полезный отпуск электроэнергии и повысить эффективность работы гидроэлектростанции», — говорится в сообщении.

В настоящее время на Нижне-Бурейской ГЭС размещено 3264 геоструктурных модуля мощностью 375 Вт каждый. Солнечные элементы нового поколения с КПД ячейки более 23% вырабатывают на 20% больше электроэнергии, чем традиционные модули из поликристаллического кремния, и эффективно работают при высоких и низких температурах.

«Используя имеющееся пространство, мы смогли органично вписать модули в ансамбль гидроузла, не затратив при этом дополнительных средств на подготовительные работы. Кроме того, технический персонал станции приобрел бесценный опыт одновременной эксплуатации двух объектов генерации: гидроэлектростанции и СЭС», — приводятся в сообщении слова главного инженера станции Вячеслава Сладкевича.

Фотоэлектрические модули производства компании «Хевел» общей мощностью 1,2 МВт были установлены на Нижне-Бурейской ГЭС и сданы в эксплуатацию в декабре 2019 года. Это первый опыт гибридной генерации в России.

С точки зрения развития солнечной генерации Амурская область — благоприятный регион с высоким уровнем инсоляции: в среднем 240 солнечных дней в году.

Нижне-Бурейская ГЭС на реке Бурее в Амурской области — вторая станция Бурейского гидроэнергетического комплекса. Помимо выработки электроэнергии, ГЭС выполняет роль контррегулятора, выравнивая неравномерные в течение суток расходы воды через крупнейшую на Дальнем Востоке Бурейскую ГЭС. Мощность станции — 320 МВт (четыре гидроагрегата), среднегодовая выработка электроэнергии — 1 млрд 670 млн кВт.ч. Нижне-Бурейская ГЭС была введена в эксплуатацию в сентябре 2019 года.

Ученые из России и Италии создали новый источник энергии интернета вещей

https://ria.ru/20210420/misis-1728959585.html

Ученые из России и Италии создали новый источник энергии интернета вещей

Ученые из России и Италии создали новый источник энергии интернета вещей — РИА Новости, 20.04.2021

Ученые из России и Италии создали новый источник энергии интернета вещей

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») и их итальянские коллеги предложили новый тип энергетических… РИА Новости, 20.04.2021

2021-04-20T09:00

2021-04-20T09:00

2021-04-20T10:33

наука

мисис

навигатор абитуриента

университетская наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/04/13/1728954646_0:157:3000:1845_1920x0_80_0_0_ad0d4d829a35e515b15e180a8c687d27.jpg

МОСКВА, 20 апр — РИА Новости. Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») и их итальянские коллеги предложили новый тип энергетических фотоячеек для питания техники от Солнца и бытовых источников света. По словам авторов, фотоэлементы смогут обеспечить энергией устройства интернета вещей, фитнес-трекеры, умные часы, наушники. Результаты работы опубликованы в международном журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.Быстро растущий рынок беспроводных устройств и датчиков, заметили исследователи, требует автономных источников питания с низким энергопотреблением и мощностью около одного микроватта. Одно из решений такого рода – компактные фотоэлектрические батарейки на перовскитах, способные обеспечивать запас энергии даже при зарядке от света обычных комнатных светильников.Перовскиты — класс минералов с псевдокубической кристаллической структурой и уникальными свойствами, активно используемыми в энергетике. КПД перовскитных фотоэлементов составляет около 25 процентов, что сопоставимо с полупроводниками, но при этом изготавливаются они значительно проще.Наименее требовательны к интенсивности света батарейки нового поколения на их основе. Однако, ученые выделяют у них несколько недостатков – затратность производства, ощутимые энергопотери и снижение максимальной мощности при непрерывной работе.Команда молодых специалистов лаборатории «Перспективная солнечная энергетика» НИТУ «МИСиС» предложила конструкцию планарного фотоэлемента с использованием наночастиц оксида никеля и оригинальной структурой, которая позволяет упростить технологию производства и снизить потери энергии.Элементы, как сэндвич, собраны из трех слоев — полупроводников для переноса положительных и отрицательных зарядов, а также перовскит, пояснили исследователи.Такой мощности хватит не только для мелких датчиков, но и для наушников или беспроводной клавиатуры. Элементы можно без потери производительности легко масштабировать более чем в десять раз, что говорит о надежности их структуры.Помимо устройств интернета вещей, как объяснили авторы технологии, новые элементы можно будет использовать для питания «умных» банковских карт, пультов управления, бытовой техники, компьютерных мышей и клавиатур, носимой электроники.

https://ria.ru/20200901/material-1576579898.html

https://ria.ru/20190710/1556350279.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/04/13/1728954646_166:0:2835:2002_1920x0_80_0_0_c10bc22e10b7fee4dcebca3f03a224ff.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

мисис, навигатор абитуриента, университетская наука

В России создают солнечные панели нового поколения

Совместными усилиями российских ученых из Южно-Уральского государственного университета и Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН разрабатываются материалы для нового поколения солнечных элементов на основе органических фотосенсибилизаторов. Будут получены более эффективные и простые в изготовлении экологически чистые устройства для производства энергии.

Постоянные потребности человечества в альтернативных и возобновляемых источниках энергии заставили ученых всего мира сегодня создавать эффективные преобразователи солнечного света в электричество.Особое внимание специалистов уделяется достижению этой цели с помощью фотоэлектрических устройств. Следовательно, экологически чистые фотоэлектрические устройства основаны на использовании органических молекул в качестве основных компонентов, и их преимуществами являются высокая эффективность, простота изготовления элементов и относительно низкая стоимость. Органические фотосенсибилизаторы играют в таких устройствах ключевую роль, определяющую их эффективность.

«Поиск новых эффективных органических сенсибилизаторов остается актуальной и современной задачей, ориентированной на решение проблемы перехода на экологически чистую и ресурсосберегающую энергию.Среди широкого разнообразия органических соединений, таких как красители, способные повышать чувствительность фотоэлектрических устройств, интенсивно изучались как полимерные соединения, так и небольшие отдельные молекулы. В настоящее время не существует строгой системы прогнозирования эффективности фотоэлектрического устройства в зависимости от структуры красителя. На него влияет целый комплекс различных факторов. Разработка нового семейства эффективных фотосенсибилизаторов приведет к тому, что устройства на их основе будут иметь высокие значения эффективности преобразования света, что делает их перспективными для практического использования », — говорит Олег Ракитин , доктор химических наук, профессор .

Солнечные элементы из монокристаллического и поликристаллического кремния первого поколения в настоящее время доминируют на рынке солнечных элементов, на долю которых в 2010 г. приходилось 89% доли рынка. Тем не менее кремниевые технологии имеют ряд существенных недостатков, препятствующих их широкому использованию. Кремний высокой чистоты стоит дорого, а кремниевые фотоэлементы должны иметь большую толщину из-за плохого поглощения света. Органические красители намного дешевле своих кремниевых аналогов. Их изготовление потенциально проще, а разнообразие конструкций практически не ограничено.Кроме того, сенсибилизированные органическими красителями солнечные элементы (SCNS) имеют высокие коэффициенты оптического поглощения и относительно исключительную фотоэлектрическую эффективность, что делает эту технологию наиболее перспективной.

Одним из ключевых направлений исследований в этой области является улучшение структуры сенсибилизатора, который сегодня разрабатывается в двух категориях: металлокомплексы полипиридина и неметаллические органические красители. Первая группа фокусируется на комплексах рутения, которые демонстрируют хорошую эффективность (более 10%), высокое значение тока и широкий диапазон длин волн поглощения фотонов, однако недостатки этих красителей заключаются в их чрезмерных и ограниченных ресурсах рутения.В связи с этим необходимы исследования в области более дешевых неметаллических органических красителей, чтобы превзойти по свойствам рутениевые сенсибилизаторы.

Таким образом, основная цель проекта — разработать стратегию синтеза органических сенсибилизаторов — важнейших компонентов эффективных фотоэлектрических устройств. Результаты исследования откроют для себя применение не только в создании солнечных панелей. В результате на основе новых красителей будут разработаны органические светодиоды со спектральными характеристиками свечи.Такие безобидные светодиоды имеют низкую цветовую температуру; они не представляют опасности возгорания или возгорания. Создание таких органических светодиодов превзойдет мировой уровень.

В России создают солнечные панели нового поколения

Кредит: CC0 Public Domain Совместными усилиями российских ученых из Южно-Уральского государственного университета и Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН разрабатываются материалы для солнечных батарей нового поколения на основе органических фотосенсибилизаторов.Будут получены более эффективные и простые в изготовлении экологически чистые устройства для производства энергии.

Постоянные потребности человечества в альтернативных и возобновляемых источниках энергии заставили ученых всего мира сегодня создавать эффективные преобразователи солнечного света в электричество. Особое внимание специалистов уделяется достижению этой цели с помощью фотоэлектрических устройств. Следовательно, экологически чистые фотоэлектрические устройства основаны на использовании органических молекул в качестве основных компонентов, и их преимуществами являются высокая эффективность, простота изготовления элементов и относительно низкая стоимость.Органические фотосенсибилизаторы играют в таких устройствах ключевую роль, определяющую их эффективность.

«Поиск новых эффективных органических сенсибилизаторов остается важной и современной задачей, ориентированной на решение проблемы перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергии. Среди широкого разнообразия органических соединений, таких как красители, способные сенсибилизировать фотоэлектрические устройства, как полимерные соединения и небольшие отдельные молекулы интенсивно изучались.В настоящее время не существует строгой системы для прогнозирования эффективности фотоэлектрического устройства в зависимости от структуры красителя.На него влияет целый комплекс различных факторов. Разработка нового семейства эффективных фотосенсибилизаторов приведет к тому, что устройства на их основе будут иметь высокие значения эффективности преобразования света, что делает их перспективными для практического использования », — говорит доктор химических наук, профессор Олег Ракитин.

Солнечные элементы из монокристаллического и поликристаллического кремния первого поколения в настоящее время доминируют на рынке солнечных элементов, на долю которых в 2010 г. приходилось 89% доли рынка.Тем не менее кремниевые технологии имеют ряд существенных недостатков, препятствующих их широкому использованию. Кремний высокой чистоты стоит дорого, а кремниевые фотоэлементы должны иметь большую толщину из-за плохого поглощения света. Органические красители намного дешевле своих кремниевых аналогов. Их изготовление потенциально проще, а разнообразие конструкций практически не ограничено. Кроме того, сенсибилизированные органическими красителями солнечные элементы (SCNS) имеют высокие коэффициенты оптического поглощения и относительно исключительную фотоэлектрическую эффективность, что делает эту технологию наиболее перспективной.

Одним из ключевых направлений исследований в этой области является улучшение структуры сенсибилизатора, который сегодня разрабатывается в двух категориях: металлокомплексы полипиридина и неметаллические органические красители. Первая группа фокусируется на комплексах рутения, которые демонстрируют хорошую эффективность (более 10%), высокое значение тока и широкий диапазон длин волн поглощения фотонов, однако недостатки этих красителей заключаются в их чрезмерных и ограниченных ресурсах рутения. В связи с этим необходимы исследования в области более дешевых неметаллических органических красителей, чтобы превзойти по свойствам рутениевые сенсибилизаторы.

Таким образом, основная цель проекта — разработать стратегию синтеза органических сенсибилизаторов — важнейших компонентов эффективных фотоэлектрических устройств. Результаты исследования откроют для себя применение не только в создании солнечных панелей. В результате на основе новых красителей будут разработаны органические светодиоды со спектральными характеристиками свечи. Такие безобидные светодиоды имеют низкую цветовую температуру; они не представляют опасности возгорания или возгорания. Создание таких органических светодиодов превзойдет мировой уровень.

Предоставлено Южно-Уральским государственным университетом.

Ссылка : В России создают солнечные панели нового поколения (14 октября 2019 г.) получено 10 декабря 2021 г. из https://sciencex.com/wire-news/332489021/a-new-generation-of-solar-panels-is-created-in-russia.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения.Контент предоставляется только в информационных целях.

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА в России: текущее состояние и тенденции развития

https://doi.org/10.1016/j.esr.2021.100627Получить права и контент

Основные моменты

•

Российская Федерация имеет большой потенциал для ветроэнергетики использование ресурсов.

•

Схемы поддержки инвесторов эффективны, но объемы довольно низкие.

•

Будущее развитие ветроэнергетики во многом зависит от уровня экономического роста.

•

Достижение конкурентоспособного уровня ветроэнергетики может быть поставлено под угрозу из-за кризиса COVID-19.

Рефераты

Энергия ветра — одна из ведущих форм негидро-возобновляемых источников энергии в мире. Россия входит в число ведущих стран с обширными ресурсами ветроэнергетики, а также среди ведущих производителей CO ₂ . В то же время использование энергии ветра чрезвычайно низко по сравнению с другими состояниями, излучающими CO ₂ .Этот документ направлен на описание текущей ситуации в области развития ветроэнергетики в соответствии с наиболее важными аспектами, влияющими на эволюцию. Также описаны схемы поддержки инвесторов, процедуры получения разрешений, социальные, образовательные и исследовательские вопросы, доступные данные о ветроэнергетических ресурсах и местных производственных объектах, а также политика поддержки. Было предоставлено обсуждение возможных препятствий и ограничений для развертывания ветряных электростанций и вероятных сценариев увеличения мощности. Оценивались тенденции для различных прогнозов экономического развития с учетом возможных результатов внедрения ветроэнергетических объектов.Оптимистический сценарий предполагает, что, в зависимости от роста мировой экономики к 2030 году, объем ветроэнергетических мощностей может достичь до 10 ГВт к 2030 году. Пессимистические сценарии, более вероятные из-за пандемии COVID-19, ограничивают рост на 3,6 и 6,4. ГВт в зависимости от объемов валового внутреннего продукта уменьшаются. В заключение резюмируются угрозы развитию возобновляемых источников энергии в России в связи с текущей ситуацией в мире.

Ключевые слова

Энергия ветра

Российская Федерация

Россия

Возобновляемая энергия

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2021 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Новые мощности возобновляемых источников энергии достигли рекордного уровня в 2019 году | Возобновляемая энергия

Почти три четверти новых генерирующих мощностей, построенных в 2019 году, используют возобновляемые источники энергии, что является рекордным показателем за всю историю. Новые данные Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (Irena) показывают, что солнечные, ветряные и другие зеленые технологии в настоящее время обеспечивают более одной трети мировой энергии, что является еще одним рекордом.

Электростанции, работающие на ископаемом топливе, находятся в упадке в Европе и США, и в 2019 году их больше было выведено из эксплуатации, чем построено. Но количество угольных и газовых электростанций выросло в Азии, на Ближнем Востоке и в Африке. На Ближнем Востоке, который владеет половиной мировых запасов нефти, только 26% новых генерирующих мощностей, построенных в 2019 году, были возобновляемыми.

По словам Ирены, за последнее десятилетие мир инвестировал в возобновляемые источники энергии около 3 трлн долларов, но к 2030 году ежегодные инвестиции должны удвоиться, чтобы справиться с чрезвычайной климатической ситуацией.

В 2019 году почти 75% новых электрических мощностей было возобновляемым.

«Несмотря на положительную динамику, требуется больше, чтобы вывести глобальную энергетику на путь устойчивого развития и смягчения последствий изменения климата», — сказал Франческо Ла Камер, генеральный директор Irena. «В это непростое время нам напоминают о важности повышения устойчивости нашей экономики».

Ла Камеры заявила, что огромные расходы, запланированные правительствами в ответ на пандемию коронавируса, должны поддерживать экологические инициативы, а не ископаемое топливо.«В ответ на сегодняшний кризис у правительств может возникнуть соблазн сосредоточиться на краткосрочных решениях», — сказал он. «Тем не менее, различие между краткосрочными, среднесрочными и долгосрочными проблемами может быть обманчивым. Пандемия показывает, что несвоевременные действия влекут за собой серьезные экономические последствия ».

Мировой рынок нефти находится в смятении, на котором падает спрос из-за блокировки Covid-19 и жестокой ценовой войны между Саудовской Аравией, Россией и США. Ла Камера сказала: «Возобновляемая энергия — это рентабельный источник новой энергии, который изолирует энергетические рынки и потребителей от нестабильности.«Солнечная и ветровая энергия сейчас являются самой дешевой формой электроэнергии в двух третях мира.

Данные Irena показывают, что рост новых мощностей возобновляемых источников энергии немного замедлился в 2019 году — с 179 ГВт до 176 ГВт, но и мощность новых ископаемых видов топлива также упала. Общее количество установленной на сегодняшний день зеленой энергии во всем мире выросло на 7,6%, а в Великобритании — на 6,1%. Великобритания сейчас 11-е место в мире по установленным возобновляемым источникам энергии.

Новые солнечные электростанции обеспечили 55% новых мощностей, большая часть которых была установлена ​​в Азии, при этом лидируют Китай, Индия, Япония, Южная Корея и Вьетнам.Другой значительный рост наблюдался в США, Австралии, Испании, Германии и Украине.

На ветроэнергетику приходилось 34% от общего количества, из них почти половина приходилась на Китай и значительную часть приходилось на США. Мировая мощность ветроэнергетики по-прежнему немного выше, чем у солнечной, 95% которой приходится на наземные турбины.

Другие «зеленые» технологии — гидроэнергетика, биоэнергетика, геотермальная и морская энергия — все росли незначительно по сравнению с прошлым годом. Несмотря на то, что геотермальная энергия невелика по сравнению с солнечной и ветровой энергией, она растет, используя тепло глубоких горных пород, при этом лидируют Турция, Индонезия и Кения.

Солнечная энергия теперь «самая дешевая электроэнергия в истории», подтверждает IEA

.

Лучшие в мире схемы солнечной энергетики теперь предлагают «самую дешевую… электроэнергию в истории» с технологией, более дешевой, чем уголь и газ в большинстве крупных стран.

Это соответствует «Перспективе развития мировой энергетики на 2020 год» Международного энергетического агентства. В 464-страничном обзоре, опубликованном сегодня МЭА, также отмечается «чрезвычайно бурное» воздействие коронавируса и «весьма неопределенное» будущее глобального энергопотребления в ближайшем будущем. две декады.

Отражая эту неопределенность, версия очень влиятельного годового прогноза на этот год предлагает четыре «пути» до 2040 года, каждый из которых предполагает значительный рост возобновляемых источников энергии. По основному сценарию МЭА к 2040 году будет произведено на 43% больше солнечной энергии, чем ожидалось в 2018 году, отчасти из-за подробного нового анализа, показывающего, что солнечная энергия на 20-50% дешевле, чем предполагалось.

Несмотря на более быстрый рост возобновляемых источников энергии и «структурный» спад в отношении угля, МЭА заявляет, что еще слишком рано объявлять пиковое использование нефти в мире, если не будут более жесткие меры по борьбе с изменением климата.Точно так же в нем говорится, что спрос на газ может вырасти на 30% к 2040 году, если не будет усилена политическая реакция на глобальное потепление.

Это означает, что, хотя глобальные выбросы CO2 фактически достигли своего пика, они «далеки от немедленного пика и спада», необходимого для стабилизации климата. МЭА заявляет, что достижение нулевых выбросов потребует «беспрецедентных» усилий со стороны всех частей мировой экономики, а не только сектора энергетики.

Впервые IEA включает подробное моделирование 1.Путь 5C, который приведет к достижению глобальных чистых нулевых выбросов CO2 к 2050 году. В нем говорится, что изменение индивидуального поведения, такое как работа из дома «три дня в неделю», будет играть «важную» роль в достижении этого нового «нулевого чистого выброса к 2050 году». »(NZE2050).

Сценарии будущего

Ежегодный обзор мировой энергетики (WEO) МЭА выходит каждую осень и содержит некоторые из наиболее подробных и тщательно изученных анализов глобальной энергетической системы. Более сотни плотно упакованных страниц, он основан на тысячах точек данных и Мировой энергетической модели МЭА.

Прогноз включает несколько различных сценариев, чтобы отразить неопределенность в отношении многих решений, которые повлияют на будущий путь развития мировой экономики, а также на путь выхода из кризиса коронавируса в «критическое» следующее десятилетие. ПРМЭ также направлено на информирование политиков, показывая, как их планы должны измениться, если они хотят перейти на более устойчивый путь.

В этом году он опускает «сценарий текущей политики» (CPS), который обычно «обеспечивает базовый уровень… путем определения будущего, в котором никакие новые политики не добавляются к уже существующим».Причина в том, что «трудно представить себе, что в сегодняшних обстоятельствах преобладает такой подход« как обычно »».

Эти обстоятельства являются беспрецедентными последствиями пандемии коронавируса, глубина и продолжительность которой остаются весьма неопределенными. Ожидается, что кризис приведет к резкому снижению мирового спроса на энергию в 2020 году, причем наибольший удар нанесет ископаемое топливо.

Основным путем ПРМЭ снова является «сценарий заявленной политики» (STEPS, ранее NPS).Это показывает влияние обещаний правительства выйти за рамки текущей политики. Однако важно то, что МЭА делает свою собственную оценку того, действительно ли правительства добиваются своих целей.

В отчете поясняется:

«Программа STEPS разработана для детального и беспристрастного рассмотрения политики, которая либо действует, либо объявляется в различных частях энергетического сектора. Он учитывает долгосрочные цели в области энергетики и климата только в той мере, в какой они подкреплены конкретными политиками и мерами.Таким образом, он является зеркалом планов сегодняшних политиков и иллюстрирует их последствия, не задумываясь о том, как эти планы могут измениться в будущем ».

Прогноз затем показывает, как нужно будет изменить планы, чтобы проложить более устойчивый путь. В нем говорится, что его «сценарий устойчивого развития» (SDS) «полностью согласован» с парижской целью удержания потепления «значительно ниже 2 ° C… и продолжения усилий по ограничению [этого] до 1,5 ° C». (Эта интерпретация оспаривается.)

Согласно SDS, выбросы CO2 достигнут нулевого значения к 2070 году и дает 50% шанс удержания потепления на уровне 1.65C, с потенциалом остаться ниже 1,5C, если отрицательные выбросы используются в масштабе.

МЭА ранее не указывало подробный путь к тому, чтобы оставаться ниже 1,5 ° C с вероятностью 50%, а прошлогодний прогноз предлагал только общий анализ и некоторые общие параграфы описания.

Впервые в этом году ПРМЭ содержит «детальное моделирование» «нулевых выбросов к 2050 году» (NZE2050). Это показывает, что должно произойти, чтобы выбросы CO2 упали до 45% ниже уровня 2010 года к 2030 году на пути к нулевому значению к 2050 году с 50% вероятностью достижения 1.Предел 5С.

Последний путь в прогнозах на этот год — «сценарий отложенного восстановления» (DRS), который показывает, что может произойти, если пандемия коронавируса затянется, а мировой экономике потребуется больше времени для восстановления, с последующим сокращением роста ВВП и энергии. требование.

На приведенной ниже диаграмме показано, как изменяется использование различных источников энергии по каждой из этих траекторий в течение десятилетия до 2030 года (правые столбцы) относительно сегодняшнего спроса (слева).

Слева: мировой спрос на первичную энергию в разбивке по видам топлива в 2019 г., млн тонн нефтяного эквивалента (Мтнэ).Справа: изменение спроса к 2030 году по четырем направлениям в прогнозе. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Примечательно, что на возобновляемые источники энергии (светло-зеленый) приходится большая часть роста спроса во всех сценариях. В отличие от ископаемого топлива, рост замедления роста сменяется нарастающим спадом по мере увеличения амбиций глобальной климатической политики (слева направо на приведенной выше диаграмме).

Любопытно, что есть признаки того, что МЭА уделяет большее внимание паспорту безопасности (SDS), и этот путь соответствует парижской цели «значительно ниже 2C».В WEO 2020 он появляется чаще, раньше в отчете и более последовательно по страницам по сравнению с более ранними выпусками.

Это показано на диаграмме ниже, которая показывает расположение (в относительном положении на странице) каждого упоминания «сценария устойчивого развития» или «паспортов безопасности» в ПРМЭ, опубликованных за последние четыре года.

Упоминания «сценария устойчивого развития» или «паспортов безопасности» в последних четырех отчетах ПРМЭ с указанием относительного положения страниц. Источник: Краткий углеродный анализ отчета МЭА World Energy Outlook 2020 и предыдущих выпусков.Диаграмма Джо Гудмана для Carbon Brief.

Солнечный скачок

Одно из наиболее значительных изменений в ПРМЭ этого года спрятано в Приложении B к отчету, в котором показаны оценки МЭА стоимости различных технологий производства электроэнергии.

Таблица показывает, что солнечная электроэнергия сегодня примерно на 20-50% дешевле, чем предполагало МЭА в прошлогоднем прогнозе, причем диапазон зависит от региона. Аналогичным образом наблюдается значительное сокращение предполагаемых затрат на использование наземных и морских ветроэнергетических установок.

Это изменение является результатом нового анализа, проведенного командой WEO, в ходе которой рассматривалась средняя «стоимость капитала» для разработчиков, стремящихся построить новые генерирующие мощности. Ранее МЭА предполагало, что диапазон 7-8% для всех технологий варьируется в зависимости от стадии развития каждой страны.

Теперь МЭА проанализировало данные на международном уровне и обнаружило, что для солнечной энергии стоимость капитала намного ниже: 2,6-5,0% в Европе и США, 4,4-5,5% в Китае и 8,8-10%.0% в Индии, в основном в результате политики, направленной на снижение риска инвестиций в возобновляемые источники энергии.

В лучших местах и ​​с доступом к наиболее благоприятной политической поддержке и финансированию, по словам МЭА, солнечная энергия теперь может вырабатывать электроэнергию «по цене или ниже» 20 долларов за мегаватт-час (МВтч). Там написано:

«Для проектов с недорогим финансированием, использующих высококачественные ресурсы, солнечные фотоэлектрические панели теперь являются самым дешевым источником электроэнергии в истории».

МЭА заявляет, что новые солнечные проекты для коммунальных предприятий сейчас стоят 30-60 долларов / МВтч в Европе и США и всего 20-40 долларов / МВтч в Китае и Индии, где существуют «механизмы поддержки доходов», такие как гарантированные цены.

Эти затраты «полностью ниже диапазона LCOE [приведенных затрат] для новых угольных электростанций» и «находятся в том же диапазоне», что и эксплуатационные расходы существующих угольных электростанций в Китае и Индии, сообщает МЭА. Это показано в таблице ниже.

Расчетные приведенные затраты на электроэнергию (LCOE) от солнечной энергии для коммунальных предприятий с поддержкой доходов по сравнению с диапазоном LCOE для электроэнергии на газе и угле. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Предполагается, что береговая и морская ветроэнергетика теперь имеет доступ к более дешевому финансированию.Это объясняет гораздо более низкие оценки затрат на эти технологии в последнем ПРМЭ, поскольку стоимость капитала составляет до половины стоимости новых разработок в области возобновляемых источников энергии.

В сочетании с изменениями в государственной политике за последний год эти более низкие затраты означают, что МЭА снова повысило свой прогноз в отношении возобновляемых источников энергии на следующие 20 лет.

Это показано на диаграмме ниже, где производство электроэнергии из возобновляемых источников энергии, не связанных с гидроэнергетикой, в 2040 году теперь достигнет 12 872 тераватт-часов (ТВт-ч) в STEPS по сравнению с 2 873 ТВт-ч сегодня.Это примерно на 8% выше, чем ожидалось в прошлом году, и на 22% выше уровня, ожидаемого в прогнозе на 2018 год.

Мировое производство электроэнергии по видам топлива, тераватт-час. Исторические данные и ШАГИ из WEO 2020 показаны сплошными линиями, в то время как WEO 2019 показан пунктирными линиями, а WEO 2018 — пунктирными линиями. Источник: Краткий углеродный анализ отчета МЭА World Energy Outlook 2020 и предыдущих выпусков. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Solar является главной причиной этого, объем производства в 2040 году увеличится на 43% по сравнению с ПРМЭ 2018 года.В отличие от этого, диаграмма показывает, что производство электроэнергии из угля сейчас «структурно» ниже, чем ожидалось ранее, с выработкой в ​​2040 году примерно на 14% ниже, чем предполагалось в прошлом году. МЭА заявляет, что топливо так и не восстановится после 8% -ного падения в 2020 году из-за пандемии коронавируса.

Примечательно, что уровень производства газа в 2040 году также будет на 6% ниже в STEPS этого года, опять же отчасти из-за пандемии и ее длительного воздействия на экономику и рост спроса на энергию.

В целом, возобновляемые источники энергии — во главе с «новым королем» солнечной энергии — удовлетворяют подавляющую часть нового спроса на электроэнергию в странах STEPS, что составляет 80% прироста к 2030 году.

Это означает, что к 2025 году они превзойдут уголь в качестве крупнейшего источника энергии в мире, опередив «ускоренный случай», изложенный агентством всего год назад.

Рост числа переменных возобновляемых источников означает, что существует растущая потребность в гибкости электросетей, отмечает МЭА. «Надежные электрические сети, управляемые электростанции, технологии хранения и меры реагирования на спрос — все это играет жизненно важную роль в достижении этого», — говорится в сообщении.

Пересмотренные перспективы

Более низкие затраты и более быстрый рост солнечной энергии, наблюдаемые в прогнозах на этот год, означают, что с 2020 года будет происходить рекордное добавление новых солнечных мощностей каждый год, сообщает МЭА.

Это контрастирует с его планом STEPS для солнечной энергии в предыдущие годы, когда глобальный прирост мощностей каждый год — за вычетом выбытия — не изменился в будущем.

Теперь рост солнечной активности неуклонно повышается ПО ШАГАМ, как показано на графике ниже (сплошная черная линия). Это еще яснее, если учесть добавление новых мощностей для замены старых солнечных станций по мере их вывода из эксплуатации (брутто, пунктирная линия). Согласно SDS и NZE2050 рост должен быть еще более быстрым.

Ежегодный чистый прирост солнечной мощности во всем мире, гигаватт.Исторические данные показаны красным цветом, а основные прогнозы из последующих выпусков ПРМЭ показаны оттенками синего. ШАГИ WEO 2020 показаны черным цветом. Пунктирной линией показаны валовые приросты с учетом замены старых мощностей по мере их вывода из эксплуатации после предполагаемого срока службы в 25 лет. Источник: Краткий углеродный анализ отчета МЭА World Energy Outlook 2020 и предыдущих выпусков прогноза. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

История повышения прогнозов по солнечной энергии — благодаря обновленным предположениям и улучшению политической ситуации — прямо контрастирует с картиной для угля.

Последовательные выпуски ПРМЭ пересматривали в сторону понижения прогноз для самого грязного ископаемого топлива, при этом в этом году произошли особенно драматические изменения, отчасти благодаря «структурному сдвигу» от угля после коронавируса.

В настоящее время МЭА прогнозирует незначительный рост использования угля в течение следующих нескольких лет, но затем его сокращение, как показано на диаграмме ниже (красная линия). Тем не менее, эта траектория далеко отстает от сокращений, необходимых для согласования с SDS, траектории, соответствующей парижской цели «значительно ниже 2C» (желтый).

Исторический мировой спрос на уголь (черная линия, миллионы тонн нефтяного эквивалента) и предыдущие основные сценарии МЭА для будущего роста (оттенки синего). ШАГИ этого года показаны красным, а паспорт безопасности — желтым. Углерод. Краткий анализ «Перспектив мировой энергетики на 2020 год» МЭА и предыдущих выпусков прогноза. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Прогноз на этот год особенно кардинально меняется для Индии, где использование угля в производстве электроэнергии, как ожидается, будет расти гораздо медленнее, чем ожидалось в прошлом году.

Согласно STEPS, мощность угольных электростанций вырастет всего на 25 гигаватт (ГВт) к 2040 году, заявляет МЭА, что на 86% меньше, чем ожидалось в WEO 2019. Вместо того, чтобы увеличиться почти вдвое с 235 ГВт в 2019 году, это означает, что угольный флот Индии вряд ли вырастет в следующие два десятилетия.

Аналогичным образом, согласно данным МЭА, в настоящее время ожидается, что рост количества электроэнергии, производимой из угля в Индии, будет на 80% медленнее, чем предполагалось в прошлом году.

В @IEA # WEO20

скрыта примечательная деталь результат? Мировые мощности по добыче угля упадут.https://t.co/bt7QfouTAf pic.twitter.com/SUDlaMo8so

— Саймон Эванс (@DrSimEvans) 15 октября 2020 г.

МЭА ожидает продолжения быстрого вывода из эксплуатации старых угольных мощностей в США и Европе, которые к 2040 году сократят 197 ГВт (74% от текущего парка) и 129 ГВт (88%) соответственно.

В совокупности, несмотря на быстрое расширение в Юго-Восточной Азии, это означает, что согласно прогнозам, впервые мировой флот угля сократится к 2040 году.

Энергетический прогноз

Взятые вместе, быстрый рост возобновляемых источников энергии и структурный упадок угля помогают сдерживать глобальные выбросы CO2, предполагает прогноз.Но стабильный спрос на нефть и рост использования газа означают, что выбросы CO2 только стабилизируются, а не быстро сокращаются, как это требуется для достижения глобальных климатических целей.

Эти конкурирующие тенденции показаны на приведенной ниже диаграмме, которая отслеживает спрос на первичную энергию для каждого вида топлива в соответствии с ШАГАМИ МЭА, сплошными линиями. В целом возобновляемые источники энергии удовлетворяют три пятых увеличения спроса на энергию к 2040 году, при этом на их долю приходится еще две пятых от общего объема. Небольшого увеличения объемов добычи нефти и атомной энергии достаточно, чтобы компенсировать сокращение использования угольной энергии.

Мировой спрос на первичную энергию в разбивке по видам топлива, миллионы тонн нефтяного эквивалента, в период с 1990 по 2040 год. Будущий спрос основан на STEPS (сплошные линии) и SDS (пунктирные). Другие возобновляемые источники энергии включают солнечную, ветровую, геотермальную и морскую. Источник: IEA World Energy Outlook 2020. Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Пунктирными линиями на приведенной выше диаграмме показаны кардинально разные пути, по которым необходимо следовать, чтобы соответствовать SDS МЭА, что примерно соответствует сценарию значительно ниже 2C.

К 2040 году, хотя нефть и газ останутся первым и вторым по величине источниками первичной энергии, потребление всех ископаемых видов топлива снизится. Уголь упал бы на две трети, нефть на треть и газ на 12% по сравнению с уровнями 2019 года.

Между тем, другие возобновляемые источники энергии, в первую очередь ветровая и солнечная, заняли бы третье место, поднявшись почти в семь раз за следующие два десятилетия (+ 662%). SDS предполагает меньший, но все же значительный рост в гидроэнергетике (+ 55%), атомной энергии (+ 55%) и биоэнергетике (+ 24%).

В совокупности низкоуглеродные источники составят 44% мировой энергетики в 2040 году по сравнению с 19% в 2019 году. По данным МЭА, уголь упадет до 10%, что является самым низким показателем со времен промышленной революции.

Однако, несмотря на эти быстрые изменения, мир не увидит чистых нулевых выбросов CO2 до 2070 года, примерно через два десятилетия после крайнего срока 2050 года, который потребуется для того, чтобы оставаться ниже 1,5 ° C.

Это несмотря на SDS, включающий «полное выполнение» целевых показателей нулевого уровня, установленных Великобританией, ЕС и совсем недавно Китаем.

Глобальные выбросы будут восстанавливаться гораздо медленнее, чем после финансового кризиса 2008–2009 годов.

Но # WEO20 дает понять, что 🌍 далек от того, чтобы привести к значительному снижению выбросов. А низкий экономический рост — это не стратегия с низким уровнем выбросов.

Подробнее: https://t.co/Iu4KdrI6N9 pic.twitter.com/IfEjXQb4Er

— Фатих Бирол (@IEABirol) 13 октября 2020 г.

(Эти цели будут реализованы только частично в рамках STEPS, исходя из оценки МЭА надежности действующих политик для достижения целей.Например, в таблице B.4 отчета говорится, что согласно STEPS существует лишь «некоторая реализация» юридически обязывающей цели Соединенного Королевства по достижению нулевых чистых выбросов парниковых газов к 2050 году.)

Чистые нулевые числа

«Пример» NZE2050, описывающий путь к 1,5 ° C, был опубликован впервые в этом году, потому что команда WEO согласилась, что «пора углубить и расширить наш анализ нулевых чистых выбросов», по словам директора МЭА. Фатих Бирол, пишет в предисловии к докладу.

За последние 18 месяцев крупнейшие страны, объявившие или законодательно установившие целевые показатели нулевых выбросов, включают Великобританию и ЕС. Совсем недавно Китай объявил о своем намерении достичь «углеродной нейтральности» к 2060 году. [В предстоящем анализе Carbon Brief будут изучены последствия этой цели.]

Углерод. Краткий анализ последних четырех ПРМЭ показывает, что эти изменения — наряду с публикацией специального доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) по температуре 1,5 ° С в 2018 году — сопровождались значительным увеличением охвата этих тем в WEO.

В то время как в WEO 2017 фразу «1,5C» использовалось менее одного раза на 100 страниц, это число увеличилось до пяти использований в 2019 году и восьми использований на 100 страниц в 2020 году. Использование «чистого нуля» увеличилось с одного раза на 100 страниц в В 2017 и 2018 годах, до шести в 2019 году и 38 на 100 страниц в отчете за этот год.

Однако случай NZE2050 не является полным сценарием ПРМЭ, и поэтому он не содержит полного набора данных, сопровождающих ШАГИ и ПБ, что затрудняет полное изучение пути.

Это кажется «странным», — говорит д-р Джоэри Рогель, лектор по вопросам изменения климата и окружающей среды в Институте Грэнтэма в Имперском колледже Лондона и ведущий автор-координатор отчета IPCC 1.5C.

МЭА уже публикует длинные приложения с подробной информацией о путях распространения различных источников энергии и выбросах CO2 в каждом секторе в ряде ключевых экономик мира по каждому из своих основных сценариев. (В этом году это STEPS и SDS.)

Рогель, который в прошлом году присоединился к ученым и неправительственным организациям, призвавшим МЭА опубликовать полный сценарий 1.5C, сообщает Carbon Brief, что «все базовые данные по случаю NZE2050 должны быть доступны с той же детализацией, что и другие сценарии ПРМЭ».

Carbon Brief запросил такие данные в МЭА и обновит эту статью, если появятся новые подробности. Рогель добавляет:

«Главный вопрос, конечно, заключается в том, как NZE2050 намеревается достичь своей цели по нулевым чистым выбросам CO2 к 2050 году.Особый интерес здесь вызывает то, сколько и какой тип удаления CO2 [отрицательные выбросы] сценарий намеревается использовать и как он намеревается это сделать при обеспечении устойчивого развития ».

В ПРМЭ целая глава посвящена NZE2050, с особым акцентом на изменениях, которые потребуются в течение следующего десятилетия до 2030 года.

(Он также сравнивает путь с путями, изложенными в специальном отчете МГЭИК, в котором говорится, что в случае NZE2050 траектория выбросов CO2 сопоставима со сценарием «P2», который остается ниже 1.5C с «нулевым или низким выбросом» и относительно «ограниченным» использованием BECCS.)

НИТЬ: @IEA теперь имеет агрессивный сценарий 1,5 ° C, достигающий нуля к 2050 году.

Он основан на сценарии устойчивого развития, усиливая снижение мощности и конечного использования, но с новыми поведенческими мерами.

Голубые сценарии — это IPCC SR15. Https://t.co/RB9jajDICn ​​pic.twitter.com/HETn2c3Icn

— Глен Питерс (@Peters_Glen) 15 октября 2020 г.

На приведенной ниже диаграмме показано, как выбросы CO2 фактически выходят на плато до 2030 года в STEPS, оставаясь чуть ниже уровня, наблюдавшегося в 2019 году, тогда как в случае NZE2050 наблюдается снижение более чем на 40%, с 34 млрд тонн (ГтCO2) в 2020 году до всего 20 ГтCO2 в 2030 г.

Глобальные выбросы CO2 от энергетики и промышленных процессов, 2015-2030 гг., Млрд тонн CO2 (ГтCO2), в соответствии с STEPS, SDS и NZE2050. Цветные клинья показывают вклад в дополнительную экономию, необходимую для SDS и NZE2050. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Энергетический сектор вносит наибольшую часть экономии, необходимой в течение следующего десятилетия (оранжевые клинья на диаграмме выше). Но есть также важный вклад от конечного потребления энергии (желтый), такого как транспорт и промышленность, а также от индивидуального изменения поведения (синий), который более подробно рассматривается в следующем разделе.

Эти три клина внесут примерно равные доли дополнительных 6,4 ГтCO2 экономии, необходимой для перехода от SDS к NZE2050 в 2030 году, сообщает МЭА.

В случае NZE2050 низкоуглеродные источники электроэнергии удовлетворят 75% спроса в 2030 году по сравнению с 40% сегодня. Солнечная мощность должна будет расти примерно на 300 гигаватт (ГВт) в год к середине 2020-х годов и почти на 500 ГВт к 2030 году по сравнению с текущим ростом примерно на 100 ГВт.

Выбросы CO2 от угольных электростанций сократятся на 75% в период с 2019 по 2030 год.Это означает, что наименее эффективные «подкритические» угольные электростанции будут полностью выведены из эксплуатации, и большинство «сверхкритических» электростанций также будет закрыто. В WEO говорится, что большая часть этого спада придется на Юго-Восточную Азию, на которую приходится две трети нынешних мировых мощностей по добыче угля.

Несмотря на то, что ядерная энергия внесет небольшой вклад в увеличение производства с нулевым выбросом углерода к 2030 году в NZE2050, МЭА отмечает, что «длительное время разработки крупномасштабных ядерных установок» ограничивает потенциал технологии для более быстрого масштабирования в этом десятилетии.

Что касается промышленности, то выбросы CO2 сократятся примерно на четверть, при этом на электрификацию и энергоэффективность придется наибольшая доля усилий. Только в «странах с развитой экономикой» каждый месяц в этом десятилетии будет модернизироваться более 2 млн домов с целью повышения энергоэффективности.

В транспортном секторе выбросы CO2 снизятся на одну пятую, не считая поведенческих сдвигов, перечисленных ниже. К 2030 году более половины новых автомобилей будут электрическими по сравнению с 2,5% в 2019 году.

Поведенческие изменения

Впервые в обзоре этого года содержится подробный анализ потенциала изменения индивидуального поведения с целью сокращения выбросов CO2.(Это ясно даже на упрощенном уровне, когда слово «поведение» упоминается 122 раза по сравнению с 12 раз в 2019 году.)

Поведенческие изменения, такие как сокращение рейсов и отключение кондиционирования воздуха, будут играть жизненно важную роль в достижении нулевых выбросов, говорится в отчете.

Хотя SDS призывает к скромным изменениям в образе жизни людей, таким как более широкое использование общественного транспорта, этот выбор составляет лишь 9% разницы между этим сценарием и ШАГАМИ.

Для сравнения, в NZE2050 эти изменения ответственны за почти треть сокращений выбросов CO2 по сравнению с SDS в 2030 году.

Отчет включает подробный анализ предполагаемой экономии выбросов в результате глобального принятия конкретных мер, в том числе глобального перехода на сушку белья без стирки, снижение скорости движения и работу из дома.

По оценкам авторов, на 60% этих изменений могут повлиять правительства, ссылаясь на широко распространенное законодательство по контролю за использованием автомобилей в городах и усилия Японии по ограничению кондиционирования воздуха в домах и офисах.

Как показано на диаграмме ниже, большая часть экономии выбросов приходится на изменения в выборе транспорта людьми. На автомобильный транспорт (синие столбцы) приходится более половины экономии в 2030 году, а на значительное сокращение количества рейсов приходится еще один квартал (желтый).

Влияние изменений поведения в трех ключевых секторах на годовые выбросы CO2 в сценарии NZE2050. Источник: IEA World Energy Outlook 2020.

.

Около 7% выбросов CO2 от автомобилей приходится на поездки на расстояние менее 3 км, что, по словам авторов, «займет менее 10 минут».В сценарии NZE2050 все эти поездки заменены пешими и велосипедными прогулками.

В отчете оценивается, что изменение поведения может сократить выбросы от полетов примерно на 60% к 2030 году. К ним относятся существенные изменения, такие как отказ от полетов продолжительностью менее одного часа, а также сокращение количества дальних и деловых рейсов на три. кварталы.

Даже в этом случае, из-за ожидаемого роста авиации, общая активность авиации в 2030 году по-прежнему останется на уровне 2017 года в этом сценарии.

Оставшаяся экономия связана с решениями по ограничению использования энергии в домах, такими как отключение систем отопления и кондиционирования воздуха.

Работа на дому может снизить выбросы в целом, поскольку сокращение выбросов от поездок на работу более чем в три раза превышает увеличение выбросов в жилых помещениях.

Получите наш бесплатный ежедневный брифинг, содержащий дайджест новостей о климате и энергетике за последние 24 часа, или наш еженедельный брифинг, содержащий обзор нашего контента за последние семь дней.Просто введите свой адрес электронной почты ниже:

По оценкам отчета, если бы 20% глобальной рабочей силы, способной работать из дома, делали это всего один день в неделю, в 2030 году это позволило бы сэкономить около 18 миллионов тонн CO2 (MtCO2) во всем мире, как показано на диаграмме ниже.

Фактически, сценарий NZE2050 предполагает, что все, кто в состоянии сделать это, работают из дома три дня в неделю, что дает относительно скромную экономию в 55 млн т CO2.

Из-за более широких изменений в структуре энергопотребления в NZE2050 влияние выбросов от широко распространенной домашней работы невелико по сравнению с текущей ситуацией, показанной в левом столбце, или ШАГАМИ в 2030 году, показанными в среднем столбце.

Изменение годового глобального потребления энергии (левая ось Y) и выбросов CO2 (правая ось Y), если 20% населения работали из дома один день в неделю по трем различным сценариям. Сокращение выбросов от транспорта (красный и голубой) превышает увеличение выбросов в жилых помещениях (фиолетовый, темно-синий и серый), связанных с работой на дому. Источник: МЭА.

Хотя в отчете основное внимание уделяется выбросам CO2 от энергетической системы, в нем также упоминаются высокие уровни метана и закиси азота в результате глобального сельского хозяйства и, в частности, животноводства.

В нем отмечается, что без перехода к вегетарианской диете будет «очень трудно добиться быстрого сокращения выбросов».

Авторы признают, что повсеместное принятие предложенных изменений поведения маловероятно, но предполагают, что существуют «альтернативные способы», которыми такие изменения могут сочетаться для получения аналогичных результатов.

Например, хотя некоторые регионы могут не вводить более жесткие ограничения скорости, другие могут решить снизить скорость движения более чем на 7 км / ч, предложенных в отчете.

Саймон Эванс был одним из более чем 250 внешних рецензентов, которые читали разделы «Перспективы мировой энергетики» в черновой форме.

Линии публикации из этой истории

• Солнечная энергия теперь является «самой дешевой электроэнергией в истории», подтверждает IEA

  .

• Анализ: впервые детализированные графики МЭА 1.Путь 5C в World Energy Outlook

• Анализ: «Критическое десятилетие» для климата, согласно прогнозу IEA World Energy Outlook

  .

Эффективность солнечных элементов может удвоиться, исследовательский прототип предполагает

Солнечные элементы производят электричество без выбросов углерода, но низкие показатели эффективности оставляют много возможностей для улучшения.Новое исследование предлагает возможный способ повысить это — возможно, без радикального переосмысления или введения редких и дорогих материалов.

Исследователи из Санкт-Петербурга, Россия, создали прототип солнечного элемента с использованием фосфида галлия и азота, который может почти удвоить эффективность по току, согласно IEEE Spectrum .

Согласно отчету, новая конструкция элемента может обеспечить КПД 45%, что является значительным увеличением по сравнению с нынешними кремниевыми элементами, которые, как правило, достигают КПД менее 20%.

«Кремний — очень дешевый материал, он хорошо проработан, но не очень эффективен», — сказал IEEE Spectrum Иван Мухин, научный сотрудник Университета ИТМО и директор лаборатории Санкт-Петербургского академического университета.

Размер прототипа ячейки составляет всего один квадратный сантиметр. Типичные солнечные элементы составляют 16 квадратных сантиметров, а в одной солнечной панели используются десятки.

Исследователи начали с кремниевой подложки, а затем вырастили поверх нее слой бледно-оранжевого фосфида галлия, согласно IEEE Spectrum .В докладе отмечается, что фосфид галлия хорошо интегрируется с кремнием, но не очень хорошо улавливает свет. Но, как сообщается, добавление слоя азота решило эту проблему.

Один фотоактивный слой ячейки показал эффективность 2%, но исследователи работают над добавлением нескольких слоев, создавая так называемую «многопереходную» ячейку, которая может поглощать различные длины волн падающего солнечного света, согласно IEEE Spectrum .

Отдельно исследователи в Австралии и Китае работают над многопереходными ячейками с использованием комбинации кремния и перовскита, отмечает IEEE Spectrum .

2020 Hyundai Sonata Гибрид

Мухин сообщил IEEE Spectrum, что стоимость конструкции элемента с фосфидом галлия и азота все еще остается проблемой. Он сказал, что одним из способов снижения затрат может быть объединение новых элементов с технологиями «концентрированной» солнечной энергии, в которых используются зеркала или линзы для фокусировки большого количества солнечного света на приемнике.

Как и все исследования, многообещающие результаты в лаборатории могут не привести к созданию коммерчески жизнеспособного продукта. Но более эффективные солнечные элементы могут иметь большое влияние на автомобильную промышленность.Производство электроэнергии с помощью солнечных батарей может снизить общие выбросы углерода от электромобилей, которые подключаются к сети для зарядки.

Некоторые автопроизводители также предлагают солнечные панели на крыше, которые являются дополнительным источником электроэнергии. Стартапы Sono Motors и Lightyear планируют выпустить электромобили, предназначенные для работы в основном (для поездок на короткие расстояния, в некоторых условиях) от солнечных батарей, но также с резервными аккумуляторными батареями.

Подключаемый гибрид Karma Revero доступен с солнечной крышей, и он также станет опцией для полностью электрического Fisker Ocean, когда он будет запущен в 2021 году.Обратите внимание, что и Revero, и Ocean были разработаны Хенриком Фискером. Изначально Revero был запущен как Fisker Karma под руководством первой автомобильной компании Хенрика Фискера. С тех пор он был значительно изменен.

Более распространенным применением солнечных технологий является Hyundai Sonata Hybrid 2020 года выпуска. Hyundai утверждает, что солнечная крыша седана среднего размера может поднять 60% заряда аккумуляторной батареи на 1,56 киловатт-часа в течение полного солнечного дня.

День Земли 2019: молодое поколение подталкивает южноафриканскую революцию в области солнечной энергетики

Крупный энергетический кризис повлиял на средства к существованию миллионов людей в Южной Африке.Десятилетие бесхозяйственности и коррупции привело к тому, что национальная электросеть оказалась на грани краха, регулярно погружая большую часть страны во тьму.

Повсеместные отключения электроэнергии могут стоить экономике страны до 284 миллионов долларов каждый день. Но нехватка энергии также стимулирует новое поколение предпринимателей, поскольку возобновляемые источники энергии все чаще рассматриваются как решение проблемы.

В Южной Африке много солнечного света. По данным метеорологического бюро, в среднем 2500 часов в год, что делает эту страну идеальной для революции в области солнечной энергетики.Это революция, возглавляемая молодым поколением, которое не привержено старым способам ведения дел.

Поскольку национальная электросеть Южной Африки близка к краху, повсеместные отключения электроэнергии и нехватка энергии стимулируют новое поколение предпринимателей в области солнечной энергетики. Новости CBS

«Для нашего поколения изменение климата очевидно; мы не только переживаем его, но и нам не угрожает то, что это означает — изменить способы ведения бизнеса, чтобы отреагировать на это», — сказал Фумани Темби, соучредитель Pele, компания, которая занимается строительством станций по возобновляемым источникам энергии по всей Африке.

Их завод на реке Тоус, недалеко от Кейптауна, вырабатывает достаточно энергии, чтобы обеспечить электроэнергией 36 000 домохозяйств. Это дешево, чисто и — в отличие от угля — в бесконечных запасах.

Темби сказал: «Я думаю, что пора, это история и, возможно, также возможность для нас, наконец, встать на путь развития, который будет устойчивым, как африканский континент».

Пеле передал здесь жителям 5% акций своей компании. Кроме того, он поставляет электричество в начальную школу реки Тоус.Большинство детей здесь вырастут, зная только солнечную энергию, которая не только питает их школу, но и дает им скрытые образовательные преимущества. Они вдвое сократили счет за электричество — огромная экономия для школы, обслуживающей бедное сообщество. Заместитель директора Сидней Лоу сказал: «Это дешево, это чистое электричество. Никакого загрязнения, и используется только солнце».

Его 10-летние ученики согласны. Джо-Мари Маттис сказала корреспонденту Деборе Патта: «Это довольно умопомрачительно, потому что это просто похоже на окна, но на самом деле это генераторы, и они сами получают энергию от солнца.«

И именно эта сила может обеспечить выживание всемирно известной винодельческой страны Южной Африки. Во Франшхуке, недалеко от Кейптауна, переход на солнечную энергию был вызван необходимостью после более чем трехлетней засухи. Постоянные отключения электроэнергии пагубно сказались на сельском хозяйстве.

Одна фруктовая ферма, построенная 300 лет назад, использует только возобновляемые источники энергии. Фермер Франс Ван дер Мерве говорит, что было дешевле построить плавучую солнечную ферму — в первую очередь континентальную — чем засаживать больше фруктовых садов.«Мы взяли так много у этой Земли, что я думаю, что пришло время что-то вернуть», — сказал он Патте.

Отдача выгодна как для бизнеса, так и для планеты Земля.

Ознакомьтесь с нашим блогом «Земля имеет значение», чтобы узнать больше из серии «День Земли»!

Более

Загрузите наше бесплатное приложение

Для последних новостей и анализа Загрузите бесплатное приложение CBS News

.