Ликбез по солнечным панелям

На фотографиях спутников и МКС солнечные панели можно было заметить относительно давно, но на постсоветском пространстве возобновляемые источники энергии — явление последних пяти лет. За счёт чего солнечные фермы удешевляют электроэнергию? Почему это самое экологически безопасное решение? Как нам догнать развитые страны в вопросе возобновляемых источников энергии?

Сама по себе солнечная панель — это металлическая рама, в которой равномерно распределены фотоэлектрические ячейки. Они сделаны из полупроводникового материала, и почти всегда это кремний. Полупроводник — это такой кристаллический материал, чья проводимость увеличивается вместе с его температурой.

Полупроводник, нагретый и получивший энергию за счёт солнечных лучей, высвобождает из себя электроны. Электрическое поле, образованное фотоэлементом, направляет эти свободные электроны в конкретном направлении.

Когда на кремний попадают лучи, его электроны получают дополнительную энергию, которой оказывается достаточно, чтобы оторвать их от соответствующих атомов. На их месте образуются так называемые «дырки», в которые потом попадают эти же самые выпрыгнувшие электроны. Из-за того, что в чистом кремнии свободных электронов не так много, в фотоэлектрических панелях используют кремний с примесью фосфора. Ещё одним свойством полупроводника как материала является то, что в его атомах есть либо лишние электроны (n-тип), либо наоборот, их не хватает (р-тип). Ячейка солнечной панели состоит из двух таких слоёв.

Электроны слоя negative-типа с отрицательным зарядом стремятся как можно скорее заполнить дырки слоя positive-типа, создавая электрический ток. Это прекрасное явление называется p-n переход.

Сверху и снизу к фотоэлементу приложены металлические контакты, которые и направляют полученный ток к потребителю.

Солнечная панель всегда покрыта светоотражающим слоем стекла, потому что кремний хорошо отражает фотоны, да и защита от снега и дождя панелям не будет лишней. Ячейки на раме расположены таким образом, что при повреждении какой-либо из них соседние не выходят из строя. Солнечные панели практически не нуждаются в обслуживании, так как в них попросту нечему ломаться. Конечно, в случае погоды с большим количеством осадков панели придётся чистить.

Забавным может показаться действительно серьёзный недостаток ветряных станций — пролетающие мимо птицы, достаточно сильный шум и возможные изменения в ландшафте. Похожим образом вредит земле и геотермальная энергетика: помимо тепла, которое геотермальные станции достают из недр Земли, к нам могут выходить горючие и токсичные газы или минералы, которых полным-полно в земной коре. Итого, СЭС (наземная) является наиболее экологически безопасным источником энергии.

Для обеспечения энергией стандартного двухэтажного дома хватит около 50 м² солнечных панелей. С момента установки панели практически не нуждаются в обслуживании. Все элементы после замены панелей спокойно могут быть переработаны. Это действительно важно.

Большинство развитых государств дотирует как производителей, так и покупателей. В Канаде, кстати, законодательно запретили (начиная с 2020 года) строить жилые дома без расчёта установки солнечных панелей на крыше. При потреблении среднего коттеджа электроэнергии 20-30 кВт, стоимость панелей варьируется в районе $700-900 за 1 кВт.

Ещё одним преимуществом, особенно на постсоветском пространстве, является тот факт, что солнечную энергию невозможно монополизировать. Теоретически, конечно, можно присвоить себе наиболее оптимальные участки земли, но никак не солнечные лучи. Это отличает возобновляемые источники энергии от остальных: нет локального источника или концентрированной породы. Также невозможно «урезать» кому-то ветер или солнечные лучи.

Тем не менее, попытки монополизации рынка солнечной энергии уже предпринимались.

В прошлом году общая мощность введённых в эксплуатацию солнечных электростанций (СЭС) составила 211 МВт. До аннексии региональным лидером в постройке СЭС был Крым, где только за 2013 год мощность всех запущенных объектов была сопоставима по цифрам с нынешним рекордом. Помимо крупных иностранных инвесторов, свою первую СЭС на 10МВт ДТЭК Ахметова запустила в Херсонской области ещё в 2017-м.

На момент написания статьи общая мощность всех электростанций Украины достигает почти 850 МВт. В США этот показатель равен около 50 ГВт, в Китае более 100 ГВт, а в Залесье чуть более 7 ГВт.

Актуальность нефти и газа, которыми так любит хвалиться президент-карлик, неутолимо падает. Спрос на литий-ионные батареи и электромобили даст о себе знать в ближайшие 2-3 года. Сомневающимся автор рекомендует погуглить запросы «lithium price forecast» или «renewable energy sources revolution». Также, если посмотреть на карту инсоляции по всему миру, территория рф явно не попадает в список solar friendly стран.

В нынешней ситуации, когда актуальность практически неисчерпаемых источников энергии растёт ежегодно, побеждает не тот, у кого ресурсов больше, а тот, кто может как можно быстрее разрабатывать и совершенствовать технологию их добычи.

Если АвтоВАЗ не может предоставить конкурентоспособный автомобиль на двигателе внутреннего сгорания, то попробуйте себе представить, как долго они будут «разрабатывать» аккумулятор для собственного электромобиля с запасом хода хотя бы в 100 км.

И, пожалуйста, не называйте солнечные панели «батареями».

Батареи в квартире у подоконника.

И то, это радиаторы отопления.