Про сонячну енергетику та перспективи її розвитку ведуться суперечки і дискусії вже багато років. Більшість вважають сонячну енергетику – енергетикою майбутнього, надією всього людства. Серйозні інвестиції вкладає в будівництво сонячних електростанцій велика кількість компаній. Сонячну енергетику прагнуть розвивати в багатьох країнах світах, вважаючи її головною альтернативою традиційним енергоносіям. Німеччина, будучи далеко не сонячної країною, стала світовим лідерів в цій сфері. Сукупна потужність СЕС Німеччини зростає рік від року. Серйозно займаються розробками в області енергії сонця і в Китаї. Згідно оптимістичним прогнозом International Energy Agency, сонячні електростанції до 2050 року зможуть виробляти до 20-25% світової електроенергії.
Альтернативний погляд на перспективи сонячних електростанцій базується на тому, що витрати, які потрібні для виготовлення сонячних батарей і акумуляторних систем, в рази перевищують прибуток від виробленої сонячними електростанціями електроенергії. Противники цієї позиції запевняють, що все якраз навпаки. Сучасні сонячні батареї здатні працювати без нових капіталовкладень десятки і навіть сотні років, вироблена ними сумарна енергія дорівнює нескінченності. Ось чому в довгостроковій перспективі електроенергія, одержана з використанням енергії сонця, стане не просто рентабельною, а надприбутковою.
Де ж істина? Спробуємо розібратися в цьому разом з вами. Ми розглянемо сучасні підходи в сфері сонячної енергетики і деякі геніальні ідеї, які на сьогоднішній день вже реалізовані. Ми спробуємо встановити ККД сонячних батарей, що функціонують в даний час, зрозуміти, чому сьогодні цей ККД є досить низьким.
Відповідно до сучасних досліджень, сонячна енергія становить порядку 1367 Ватт на 1 кв.м (сонячна постійна). На екваторі через атмосферу до землі доходить лише 1020 Ватт.
У цих таблицях приводиться річна інсоляція для міст України з урахуванням погодних умов, тривалості дня і ночі, а також, типу установки сонячних батарей (ККД сонячної батареї не враховується).
Найбільш поширені способи генерації електроенергії за допомогою сонця: сонячні тепло-електространціі.
Величезні дзеркала таких сонячних електростанцій, повертаючись, ловлять сонце і відображають його на колектор. Принцип функціонування таких електрогенеруючих станцій заснований на перетворенні теплової енергії сонця в механічну електроенергію термодинамічної машини або за допомогою газопоршневого двигуна Стірлінга, або за допомогою нагріву води і т.п.
Перспективи сонячної енергетики
Як приклад розглянемо електростанцію Ivanpah (потужність 392 мегават), в яку вклав свої кошти всемогутній Google. У будівництво сонячної електростанції, розташованої в каліфорнійській пустелі Мохаве, вкладено більше двох мільярдів доларів США. На 1 кВт встановленої потужності СЕС витрачено 5612 доларів. Багато хто вважає, що ці витрати, хоча і перевищують витрати на спорудження вугільних електростанцій, набагато нижче, ніж витрати на будівництво АЕС. Але чи так це? По-перше, на атомній електростанції, на 1 кВт її встановленої потужності витрачається від 2000 до 4000 доларів, що дешевше, ніж витрати, які пішли на будівництво Ivanpah. По-друге, річний виробіток електроенергії сонячної електростанції – 1079 ГВт * год, отже, її середньорічна потужність 123.1МВт. До того ж, сонячна електростанція станція здатна генерувати енергію сонця тільки в денні години. Таким чином, «усереднена» вартість будівництва СЕС доходить до 17870 доларів за 1 кВт, а це досить значна ціна. Мабуть, дорожче обійшлася б хіба що вироблення електрики у відкритому космосі. Витрати на будівництво звичних електростанцій, що працюють, наприклад, на газі, в 20-40 разів нижче. При цьому, на відміну від сонячних електростанцій, ці електростанції можуть функціонувати постійно, виробляючи електроенергію тоді, коли в ній є потреба, а не тільки в ті години, коли світить сонце.
Але ми знаємо, що сучасні сонячні теплоелектростанції здатні генерувати електроенергію цілодобово, використовуючи для цього великий обсяг нагрівається протягом усього світлового дня теплоносія. Тільки вартість будівництва цих станцій намагаються не надто афішувати, ймовірно, тому, що вона є значною. А якщо у вартість проектування і будівництва сонячних електростанцій включити акумулятори, тим більше, будівництво гідроакумулюючих електростанцій, то сума зросте до фантастичних розмірів.
