Тимур, давайте вспомним историю. Когда началось развитие солнечной энергетики?
Люди научились использовать энергию Солнца для своих нужд очень давно: в древности солнечные лучи фокусировали с помощью примитивных линз и зеркал. В середине XIX века француз Эдмонд Беккерель провел ряд экспериментов с электролитическими ячейками и выяснил, что под воздействием света они выделяют больше тока, чем в темноте. В 1880‑х годах американский инженер Чарльз Фриттс изобрел фотогальваническую ячейку на основе селена, покрытого тонким слоем золота. В 1884 году на крыше здания в Нью-Йорке были установлены первые солнечные батареи с такими ячейками. Правда, их КПД составлял всего 1 %, а стоимость была высока, так что проработали они недолго.
В России технологии солнечной энергетики тоже давно и активно развивались. В конце XIX века профессор Александр Столетов открыл первый закон фотоэффекта, согласно которому сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности светового излучения. В 1913 году Абрам Иоффе защитил магистерскую диссертацию «Элементарный фотоэлектрический эффект. Магнитное поле катодных лучей», а в 1938 году два его аспиранта создали первый в СССР фотоэлектрический элемент. Его КПД составлял все тот же 1 %, но А. Иоффе осознал значение результатов и предложил разработать госпрограмму по установке солнечных панелей на крышах зданий.
В 1958 году впервые в СССР фотоэлектрические преобразователи из монокристаллического кремния были установлены на космическом аппарате «Спутник‑3», через шесть лет началось их наземное применение. В 1980‑х годах в поселке Черноморском Краснодарского края была построена «солнечная деревня» — пять коттеджей, на кровлях которых были установлены фотоэлектрические модули общей мощностью 3,5 кВт.
На протяжении ХХ века ученые искали способы повысить эффективность этой технологии. Так, в 1980‑х годах в Университете Южной Флориды создали тонкопленочные солнечные модули с КПД почти 16 % — немало даже по современным меркам.
Как выглядит современный мировой рынок солнечной энергетики?
По прогнозу Международного энергетического агентства (МЭА), доля солнечной энергетики в общемировом энергобалансе в 2028 году вырастет до 13 % (с 5,5 % в 2023 году). МЭА утверждает также, что к 2026 году солнечная энергия по объему генерации превзойдет ядерную, а к 2028 году — энергию ветра.
До 2024 года наблюдался ежегодный рост объемов ввода солнечных станций (СЭС). В 2021 году было введено 164 ГВт СЭС, их общая мощность достигла 946 ГВт. В 2022 году солнечная генерация стала единственной технологией, побившей рекорд по ежегодному объему вводов и обеспечившей запуск в эксплуатацию 239 ГВт (+46 % к объемам ввода в 2021 году). В 2023 году был поставлен новый рекорд — введено 447 ГВт (+87 %! почти двукратное увеличение вводимой мощности).
В 2024 году темп роста сократился и составил 182 ГВт (40 % от вводов 2023 года). Это связано в первую очередь с возросшим количеством действующих в мире СЭС — 1632 ГВт (установленная мощность СЭС в мире в 2023 году) и отчасти — с задержками ввода объектов в странах G7 по политическим и экономическим причинам. По итогам 2024 года в мире функционирует около 1824 ГВт СЭС.
Могли бы вы назвать главных игроков глобального рынка солнечной энергетики?
По объему производственных и генерирующих мощностей лидирует Китай (общая мощность китайских СЭС в 2024 году составила 886,66 ГВт, здесь находится больше половины солнечных станций), затем идут страны ЕС, США и Индия.
Рекорды в солнечной энергетике очень быстро обновляются. Сегодня три крупнейшие солнечные электростанции в мире находятся в Китае и Индии. Самая большая — Ruoqiang Solar Park, ее площадь 76 км2, мощность — 4 ГВт (введена в декабре 2024 года). Вторая — Xinjiang Midong, ее площадь 133,5 км2, мощность — 3,5 ГВт (введена в июне 2024 года). Третья — Mengxi Blue Ocean, площадь 70 км2, мощность — 3 ГВт (введена в октябре 2024 года). Замыкает «большую четверку» станция Bhadla, расположенная в Индии, площадью 57 км2 и мощностью 2,7 ГВт. Есть станции-гиганты и в других странах, например, в ОАЭ и США.
Давайте теперь поговорим о российском рынке. Когда он начал активно развиваться?
Точкой отсчета я считаю 2013 год — тогда была принята программа господдержки возобновляемой энергетики, давшая жизнь нашей отрасли. В мае 2013‑го вышли постановление, позволяющее поддерживать ВИЭ на оптовом рынке электроэнергии, а также распоряжение правительства о строительстве ВИЭ-электростанций общей мощностью 5,8 ГВт к 2020 году, устанавливающее требования к локализации производства оборудования для них на территории России.
Программа господдержки была рассчитана до 2024 года, но три года назад ее продлили до 2031‑го.
Чуть больше чем за 10 лет — по итогам 2024 года — установленная мощность объектов солнечной генерации выросла с нуля до 3 ГВт. Это более 70 крупных солнечных электростанций в различных регионах России. Важно, что эти станции построены на отечественном оборудовании и по российским технологиям.
Есть мнение, что российский климат не слишком подходит для развития солнечной генерации, все-таки страна у нас северная. Насколько такая точка зрения обоснованна?
Для солнечной энергетики не нужен жаркий климат. Хорошее сочетание мороза и солнца — это наша Сибирь. Кстати, в Якутии работает Батагайская СЭС, официально признанная ассоциацией Guinness World Records самым северным в мире объектом фотовольтаики. Отличные условия — в алтайском Кош-Агаче: много солнца, мало снега; СЭС показывает отличную генерацию как летом, так и зимой.
География российских солнечных электростанций весьма широка; это не только южные регионы (Республики Дагестан и Чечня, Ростовская и Астраханская области), но и Поволжье, Урал, Сибирь, Дальний Восток. В Бурятии и Забайкальском крае солнечных дней больше, чем в Японии или на юге Европы, а центральная часть России по инсоляции сравнима с Германией, где установленная мощность солнечных электростанций в 2024 году превысила 90 ГВт — это в 30 раз превышает суммарную мощность российских солнечных парков.
Субъекты-лидеры по установленной мощности солнечной генерации — Оренбургская и Астраханская области, Калмыкия.
Самая крупная СЭС в России — Аршанская в Калмыкии, мощностью 115,6 МВт.
Из каких главных элементов состоит станция? Как она работает?
Ключевой элемент СЭС — фотоэлектрический модуль. Он устанавливается на опорные конструкции. Есть также инверторные станции и другое оборудование.
Модуль улавливает солнечный свет и за счёт полупроводниковых свойств кремния преобразует его в электрическую энергию. Она поступает на инверторную станцию, где постоянный ток преобразуется в переменный. Затем ток поступает в единую сеть, если это сетевая станция, или прямо «в розетку», если это, например, солнечная панель на крыше частного дома.
Какова средняя мощность солнечной станции? Какую площадь она занимает?
Мощность СЭС бывает очень разной — она подбирается в соответствии с задачами. Для частных домохозяйств средняя мощность — от 5 до 20 кВт; для малого и среднего бизнеса — от 50 до 200 кВт и более. Если говорить о крупных сетевых проектах, то первые СЭС в России строились мощностью 10−20 МВт, сейчас реализуется много проектов мощностью более 60 МВт.
Площадь станции зависит от ее установленной мощности и места размещения. В среднем мощность на 1 м2 — около 200 Вт. Небольшие станции устанавливают на крышах и фасадах зданий. Для крупных проектов, конечно, нужны свободные площади. Так, для СЭС мощностью 5 МВт потребуется 10 га, 60 МВт — около 120 га.
Продолжение читайте в Источнике.
