Солнце, ветер, киловатты. В России повышают эффективность СЭС

В 2025 году в России стартовал национальный проект «Новые атомные и энергетические технологии». Важная роль в нём отведена использованию энергии солнца и ветра. Сама по себе она бесплатна, но превращение её в электричество — процесс высокотехнологичный.

Быстро и дёшево

Цель нацпроекта — обеспечить нашей стране суверенитет в новых энергетических технологиях. В него входят 10 федеральных проектов, в том числе «Новое оборудование и технологии в солнечной и ветрогенерации». Уже сейчас в России из возобновляемых источников вырабатывается 2,6% всей энергии в стране, а в ряде регионов её доля на порядок выше.

«На юге России доля генерации на основе ветра и солнца самая большая в сравнении с другими регионами, около 12%, — говорит Алексей Жихарев, директор Ассоциации развития возобновляемой энергетики. — Решить вопрос дефицита электроэнергии быстро, дёшево и максимально эффективно можно именно с помощью строительства солнечных и ветровых электростанций. Это особенно важно для удалённых регионов, малых посёлков, арктических территорий и промышленных объектов вне сетей».

Поэтому разработке нового отечественного оборудования для солнечных электростанций (СЭС) и ветряных (ВЭС) придаётся большое значение. Одна из целей нацпроекта — к 2030 году заместить до 90% импортных комплектующих.

Энергия с неба

Солнечные батареи человечество использует с середины XX века, постоянно повышая их эффективность. Сейчас у всего солнечно-энергетического сообщества на слуху прорывные гетероструктурные фотоэлектрические преобразователи, эффективность которых составляет около 25%. Для сравнения: обычные панели работают с КПД не более 22%.

Гетероструктурная технология предусматривает формирование солнечных элементов на основе двух типов полупроводников. Оба — различные формы кремния. Их использование позволяет повысить эффективность работы при экстремально высоких и низких температурах и даже в условиях низкой освещённости. Выработка электричества на квадратный метр площади батарей возрастает до 10%.

Компания «Энкор» в Калининградской области запустила два завода. Один занят изготовлением кремниевых пластин, второй производит фотоэлектрические преобразователи — полупроводниковые устройства, напрямую преобразующие солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Завод, как рассказали на предприятии, был построен в рекордные два года. Работает он на базе самых современных инженерных решений и вносит вклад в снижение себестоимости российских технологий возобновляемой энергетики.

Последняя «фишка» в солнечной энергетике — перовскитные солнечные элементы. Для ясности: минерал перовскит (титанат кальция) передаёт электрический заряд не хуже кремния, но при этом его слой на солнечной панели может быть в 180 (!) раз тоньше. Перовскитные солнечные элементы в перспективе дадут высокую эффективность при меньшей цене и могут достигать КПД выше 30%.

Батарейки прилагаются

Одна из проблем ветровой и солнечной энергетики — как хранить полученную от природы энергию. Для этого ещё в позапрошлом веке были придуманы свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, но их ёмкость и условия хранения достаточно ограничены. Поэтому учёные совершенствовали их весь XX век. В наше время технологии хранения энергии переживают поистине революционный период.

За последние десятилетия литий-ионные аккумуляторы радикально изменили транспорт, электронику и «зелёную» энергетику. Создание крупных производств, где выпускают литий-ионные аккумуляторы, батареи и системы накопления и хранения электроэнергии, внутри страны становится стратегической задачей.

«Ёмкость аккумуляторов постоянно растёт, они уже на порядок превосходят стандартные свинцовые аналоги. Гигафабрики по производству литий-ионных аккумуляторов, реализуемые в России, — проекты, сопоставимые по масштабу с мировыми стандартами. Они позволят перейти от импорта к собственному циклу разработки и производства батарей», — говорит академик РАН Евгений Антипов. Ну а национальный проект «Новые атомные и энергетические технологии» поможет экономике нашей страны стать одной из самых эффективных, конкурентоспособных и технологически независимых в мире.