А. Фотоэлектрические преобразователи

Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) осуществляют прямое преобразование солнечной энергии в электрическую и в этом смысле привлекательны. Во всех странах, в том числе и в России, ведутся ин-тенсивные работы по совершенствованию технологий производства ФЭП.

Главный недостаток ФЭП - высокая стоимость. Причем здесь существует правило: чем дешевле технология производства ФЭП, тем менее они надёжны, стабильны и долговечны [17].

При этом приводимые в литературе величины удельной стоимости мощности и энергии для ФЭП, как правило, занижены в несколько раз. Дело в том, что стоимость фотоэлектрических солнечных батарей (СБ) приводится для стандартных пиковых значений солнечной радиации: при энергетической облучённости 1 ООО Вт/м2. В то же время средние за год значения солнечной радиации на территории России составляют величины не более 200-250 Вт/м2, т.е. в 4-5 раз меньше. Это означает, что при продажной цене СБ в 4 дол./Вт реальная удельная стоимость уста-новленной мощности составит минимум 16 дол./Вт. Кроме того, в силу нестабильности и цикличности солнечного облучения (СБ работает от 2 500 до 4 000 ч в году) для обеспечения непрерывного режима работы необходимо применение аккумуляторных батарей (АБ) и системы автоматического регулирования. Это значительно увеличивает ценовые показатели фотоэлектрической системы преобразования, причем в зависимости от требуемого уровня ее надёжности стоимость 1 Вт может достигать величин, на два порядка превышающих стоимость 1 Вт для ТЭС, а удельная стоимость энергии - в десятки, а иногда и сотни раз для особо надёжных автономных ФЭС (специального назначения).

Приводимые в литературе показатели удельной стоимости энергии, производимой СБ, названных факторов не учитывают, т.е. существенно занижены. Используемая сегодня стандартизация в отрасли, производящей ФЭП и ФЭС, удобна только при сравнении различных технологий внутри отрасли, однако полностью дезориентирует внешнего потреби-теля.

Несмотря на то что технологии производства ФЭП непрерывно совершенствуются, коренного изменения в уровне экономических показателей в сочетании с надежностью и долговечностью для наземных ФЭС вряд ли можно ожидать в ближайшие 30 лет. Поэтому планирование ФЭП для «большой» энергетики на перспективу экономически нецелесообразно. В то же время в качестве автономного источника энергии малой мощности (от долей ватта до ~5 кВт) ФЭП могут найти (и уже нашли во многих странах мира) широкое применение там, где это действительно выгодно: подзарядка АБ бакенов, светофоров, автомобилей, питание радио- и телеприемников, различной аппаратуры, калькуляторов, датчиков и т.п. Кроме того, возможно применение ФЭС для автономного электроснабжения удаленных домов и других объектов (метеостанции, радиорелейные станции и т.п.).

Однако, как показала практика, попытки создания «солнечных деревень» экономически неоправданны. Такой опыт имеется в СССР: в 1985 г. в Краснодарском крае (пос. Черноморский) был построен комплекс из нескольких домов, у которых южные скаты крыш были полностью закрыты СБ, Мощность такой «крыши» составляла 3-4 кВт (пиковых). Стоимость ФЭС превышала стоимость дома в 6-8 раз. Безусловно, это направление использования ФЭП заслуживает дальнейшего развития, но при условии создания законодательной базы льготного инвести-рования в подобные проекты, как это осуществляется в США, где такое законодательство действует с 1977 г., а сегодня внедряется проект «Миллион солнечных крыш» [32], или в Германии, где на реализацию аналогичного проекта «Тысяча крыш» правительство выделило специальные льготные кредиты. Правда, значительную часть объёмов этих проектов составляет применение солнечных тепловых коллекторов (см. о них далее).

Кроме названных, у ФЭП есть и другие недостатки: нестабильность (деградация) параметров; ограниченная длительность работы без АБ (не более 60% в году и то для экваториальной зоны; сильная зависимость от погодных условий (особую проблему составляют снеговые осадки и обледенение); небольшие сроки службы (менее 10 лет) электроаккумуляторов в составе ФЭС, что снижает срок службы ФЭС, понижает её надежность и существенно её удорожает; низкая экономичность ФЭП (не более 0,5 т у.т. в год); высокая доля экологически опасных технологических операций и высокая энергоёмкость производства.

Долго обсуждаемая технология преобразования солнечной энергии посредством СБ на орбите Земли с последующей её передачей в СВЧ-диапазоне на Землю сегодня признана нецелесообразной из-за её дороговизны, ненадежности, а также высокой опасности.