Солнечная энергетика в россии и в мире: как на ней заработать

Рейтинг остальных регионов России, наиболее подходящих для строительства СЭС

Исходя из всех перечисленных факторов, рейтинг остальных регионов России, где работа солнечных электростанций окажется наиболее выгодной, выглядит следующим образом:

1. Крым, Краснодарский край, Карачаево-Черкесия, Ставрополье, Калмыкия, Чечня, Дагестан на юго-западе, а также Приморский край на юго-востоке. Здесь даже небольшая солнечная электростанция из 10 панелей общей площадью 20 квадратных метров и мощностью около 3 кВт обеспечит до 4,5 МВт-часов годовой генерации.
2. Волгоградская, Оренбургская области, Алтай, Хакасия, Тыва, южная часть Бурятии и Иркутской области, юг Забайкальского, Хабаровского и Амурского края, а также Сахалин. Установка аналогичной СЭС в этих регионах даст около 4,0 МВт-часов ежегодной выработки.
3. Территории по линии Ростов-на-Дону, Саратов, Челябинск, Тюмень, Новосибирск, Красноярск и прилежащие к ним, способные дать 3,6 – 3,9 МВт-часов ежегодно при той же мощности.

Основные бенефициары

Учитывая высокие прогнозируемые темпы роста индустрии, мы ожидаем аналогичный рост выручки лидеров этого рынка, а значит — рост стоимости их акций. Мы выделяем четыре группы бенефициаров:

• Производители солнечных панелей. На Санкт-Петербургской бирже есть большое количество успешных компаний-производителей солнечных батарей: SolarEdge (NASDAQ:SEDG), First Solar (NASDAQ:FSLR), Nextera Energy (NYSE:NEE), Enphase Energy (NASDAQ:ENPH). 
• Производители батарей. Основными игроками на этом рынке являются Enersys (NYSE:ENS), General Electric (NYSE:GE), Johnson Controls International (NYSE:JCI), Enphase energy. При этом для части этих компаний производство батарей для дома — это только небольшая часть бизнеса. Больше всего на производстве батарей сконцентрированы Enersys и Enphase energy. 
• Поставщики сырья, которое используется в производстве батарей. Мы видим большой потенциал в компаниях, поставляющих на рынок литий — один из основных металлов в литий-ионных батареях (наиболее популярном и эффективном типе батарей). Основные компании, которые доступны на Санкт-Петербургской бирже: Livent (NYSE:LTHM), которая почти полностью фокусируется на добыче лития, и Albemarle (NYSE:ALB), более 35% выручки которой приходится на добычу лития. 
• Поставщики сырья, которое используется в производстве солнечных панелей. Мы считаем, что компании, которые поставляют сырьё для солнечных панелей, не так привлекательны. Дело в том, что основным компонентом для этих панелей является кремний —  он уже используется во многих других сферах, поэтому рост солнечной энергетики существенно не увеличит его добычу. А редкие металлы, используемые в солнечных панелях (такие как галлий и индий), составляют только незначительную долю в выручке добывающих их компаний — солнечная энергетика также существенно не повлияет на них.

Статья написано в соавторстве с аналитиком компании Invest Heroes, Денисом Лазаревым

Какой мощности нужна солнечная батарея

Важным моментом при расчете необходимого количества солнечных панелей – хватит ли их мощности для обогрева жилья. Этот показатель напрямую зависит от типа применяемого фотоэлемента и общей площади панелей. Если в качестве примера взять московский регион, то для функционирования:

• Небольшого обогревателя или среднего числа бытовых приборов хватит панели, вырабатывающей 800 Вт в час. Если исходить, что здесь солнечная активность позволяет получить от самых распространенных кремниевых фотоэлементов в солнечный день не более 125 Вт, то площадь панели должна быть около 7 м2.

• При увеличении площади элементов и соответственно их мощность в десять раз, можно обеспечить теплом в холодные периоды несколько небольших помещений.

• В случае размещения панелей, которые позволять получать ток в 13,5 кВт можно полностью отопить загородный дом средних размеров, но при больших морозах всё равно понадобятся дополнительные источники электроэнергии.

• Решить все проблемы позволят фотоэлементы, суммарная мощность которых будет превышать 20 кВт. Этого вполне хватит не только для поддержания в доме комфортной температуры, но и для бесперебойной работы имеющихся бытовых приборов.

Территории с проблемным энергоснабжением

На территории России существует еще один, субъективный фактор выгодности строительства СЭС. Связан он с наличием территорий, где подключение частных домов и других объектов к централизованным электросетям технически невозможно или чрезмерно дорого.

Такие изолированные районы наиболее широко распространены в северо-восточной части страны – Сибири и Дальнем Востоке. Источниками энергии в них, как правило, являются дизельные генераторы. Неудивительно, что именно Якутия на сегодняшний день является регионом с наибольшим числом СЭС в России. Хотя мощность и площадь этих солнечных электростанций не так велика, как гигантских установок на 100 мегаватт в Оренбургской области или Крыму.

Карьера в области возобновляемой энергетики

Возобновляемая энергия — это чистый и неограниченный источник энергии или топлива, получаемый из различных источников, таких как ветер, солнечный свет, вода и органические вещества. Минимальный уровень образования для этой области — это степень бакалавра и авторизованный сертификат или лицензия, предоставленные правительством вашей страны.

Как инженер по возобновляемым источникам энергии, вы будете вооружены критическим мышлением и навыками решения проблем, чтобы эффективно использовать принципы математики и естественных наук для выполнения различных задач в отрасли возобновляемых источников энергии. Эти задачи или рабочие места включают ветряные турбины, геотермальные установки и солнечные фотоэлектрические элементы.

Диапазон заработной платы инженера по возобновляемым источникам энергии колеблется от 50,000 100,000 до XNUMX XNUMX долларов в год. В области инженерии возобновляемых источников энергии также есть ряд профессий, которые могут вас заинтересовать, например:

• Установщик солнечных батарей
• Разработчик ветряной фермы
• Изготовитель ветряных турбин, установщик, оператор
• Инженер по продажам солнечной энергии

Установщик солнечных батарей

Вам будет поручено установить солнечные батареи и другие солнечные системы вокруг домов и офисных зданий. Хорошие знания в области строительства, механики и электрики — хорошее начало для начала карьеры в области возобновляемой энергетики.

Разработчик ветряной фермы

Эта карьера потребует от вас конструирования и разработки ветряных турбин, тесного сотрудничества с другими инженерами и даже ответственности за разработку проекта ветряной электростанции с нуля.

Изготовитель ветряных турбин, установщик, оператор

Эта работа требует, чтобы кто-то отвечал за установку, поставку и обслуживание огромных турбин, вырабатывающих электричество. Просто выполняя общее обслуживание ветряных турбин, вы получаете возможность тесно сотрудничать с разработчиком ветряной электростанции, а также с другими инженерами по возобновляемой энергии.

Инженер по продажам солнечной энергии

Вы можете начать карьеру, продавая солнечные панели и другие солнечные системы и оборудование компаниям, школам, офисам и другим лицам, которые в этом нуждаются.

Можно ли отопить дом, используя солнечные батареи

Фотоэлектронные преобразователи становятся все более востребованы в разнообразных сферах жизнедеятельности, от освещения улиц, до обеспечения энергией МКС и различных спутников. Поэтому не стоит удивляться, что использование солнечных панелей вполне подходит для обогрева жилья. Достоинств у такого вида отопления множество:

• Большой эксплуатационный период, если это не китайская подделка, позволяет окупить вложения в монтаж солнечных батарей.

• Избыток энергии производимой фотоэлектронными преобразователями можно накапливать в специальных аккумуляторах. Что дает возможность использовать электричество по мере необходимости.

• Отпадает необходимость расходовать бюджет, оплачивая услуги тепло и энергосетей.

• Можно выставлять комфортную температуру в доме.

• Использование тепловой энергии не привязано к прихотям коммунальных служб.

Но и без негативных моментов не обойтись. Всегда нужно учитывать, что организовывать, обогрев дома с помощью этих панелей целесообразно в регионах с достаточно высокой солнечной активностью. Для северных широт с долгими полярными сумерками необходим иной подход. Здесь следует совмещать применение энергии солнца с альтернативными возможностями отопления: печным, газовым.

При монтаже такой системы следует обратить внимание на определенные нюансы. Потому как фотоэлектронные преобразователи служат для выработки электроэнергии их использование оправдано если в помещении планируется применять электрическое отопление: теплые полы, тэны в батареях и прочее

Если не усложнять, то для обогрева дома потребуется следующее оборудование:

• Фотоэлектронные преобразователи, размещенные под определенным углом и на солнечной стороне крыши.

• Специального преобразователя (инвертора), который позволяет трансформировать постоянный ток, вырабатываемый панелями в переменный.

• Регулятора (контроллера), дающего возможность отключать накопители энергии при их полной зарядке или разрядке, следить чтобы поступающее на них напряжение соответствовало заявленному.

• Специальных накопителей энергии (аккумуляторов).

• Механизма, ответственного за отбор мощности.

• Источников энергопотребления.

Применение всех этих приборов даст возможность существенно сэкономить расходы на содержание дома. При правильном расчете мощности солнечных батарей получаемую энергию можно будет использовать и для иных бытовых нужд.

Солнечная электростанция для дома и дачи — комплект 10 квт

Альтернативные виды энергетики становятся все более популярным и востребованным видом энергообеспечения жилья. Участки, расположенные вдали от магистральных линий электроснабжения, не всегда имею перспективу быть когда-либо подключенными к единой системе. Их владельцы вынуждены решать вопрос самостоятельно. Выбор у них не самый широкий — либо установка дизельной электростанции и постоянные расходы на топливо, либо использование ветрогенераторов и солнечных электростанций.

И в качестве дополнительного источника сетевые ресурсы используются довольно часто. Обычно необходимость приобретать солнечные батареи на дачу 10 кВт при имеющемся подключении бывает вызвана изношенностью и ветхим состоянием электрических сетей, частые и долгие перебои с подачей электроэнергии.

Несгибаемый кремний

Гелиоэнергетику по технологическому признаку принято делить на два направления — фотовольтаику и концентраторную солнечную энергетику. Последняя означает преобразование энергии светила в электрическую опосредованно, с применением теплового носителя — например, воды. Нагревание носителя с помощью отраженных солнечных лучей приводит в движение генерирующие установки.

Но магистральное направление современной солнечной энергетики — фотовольтаика, технология непосредственного преобразования энергии в электрическую. Она основана на так называемом фотовольтаическом эффекте: при попадании света на некоторые полупроводниковые структуры между их частями возникает разность потенциалов, которую можно использовать для получения электрического тока. Именно этот принцип лежит в основе работы абсолютного большинства СЭС и домашних преобразователей солнечной энергии.

Материалов для фотовольтаики предложено великое множество, но пока самым главным остается кремний — тот самый, который используется для изготовления электронных микросхем. Кремниевая фотовольтаика, опять же, бывает очень разной, но 90% рынка занимают сегодня фотоэлектронные устройства, построенные на кремниевых гетероструктурах: на тонкую подложку из кристаллического кремния наносится кремний аморфный, который хорошо поглощает свет. Между слоями этого бутерброда возникает p-n-переход, как в транзисторе, который с помощью энергии света собирает электроны (отрицательные заряды) в верхнем слое, а дырки (положительные заряды) — в нижнем. Остается только снять это напряжение с помощью электродов и подать его в аккумулятор, накапливающий электроэнергию.

КПД таких батарей, то есть та доля солнечной энергии, которую с их помощью удается превратить в электрическую, составляет сейчас в лабораторных условиях 25–26%, а в реальных коммерческих устройствах — 16–20%. Это очень много: никакая другая технология фотовольтаики к этим показателям пока даже не приблизилась.

Но КПД — не единственный ключевой показатель для солнечных батареек: не менее важна стоимость квадратного метра готового модуля. Для современной батареи, изготовленной по описанной технологии, она составляет в среднем $50–60. Впрочем, основателю компании SolarCity Элону Маску удается продавать сделанную по той же технологии кровлю для «солнечной крыши» аж по $200 за 1 кв. м — такова сила маркетинга.

Какой налог на солнечные батареи нужно платить при ввозе в Россию из-за рубежа?

Импортные солнечные панели, как правило, дороже отечественных моделей. Одна из причин этого – в обязательных таможенных платежах, которыми облагается импортная продукция.

Что включает в себя эта сумма? Перечень обязательных платежей легко рассмотреть на примере. Предположим, Вы ввозите в страну набор модулей с себестоимостью $10 000. Рассчитаем конечную цену солнечных батарей с учетом налогов и сборов.

1. Переводим долларовую стоимость в рубли по текущему курсу. $10 000 х 77,5 = 775 000 руб.  
2. Добавляем фиксированный таможенный сбор на оформление: 775 000 + 500 = 775 500 руб.
3. Плюсуем таможенную пошлину 18%: 775 500 + (775 500 х 18%) = 920 400 руб.
4. Сертификация и декларация соответствия. С этим вопросом существует много проблем. Теоретически, согласно регламенту Евразийского экономического союза ТС 004/2011, сертификации подлежит только оборудование с напряжением от 50 вольт. «Сертификационный» налог на единичную солнечную батарею в таком случае не распространяется. Этим часто пользуются компании, занимающиеся ввозом продукции из Китая. Покупка оформляется «поштучно», после чего в единую солнечную электростанцию модули собираются уже на месте. Однако безопасности работы такой системы никто не гарантирует. В противном случае Декларация соответствия обойдется примерно в 10 000 рублей. При покупке одной-двух панелей платить такую сумму действительно невыгодно. Но при желании получить безопасный комплект оборудования стоимостью в 1 млн. и более, экономить на сертификации не стоит. 

Сколько стоит установить солнечную панель мощностью 1 кВт?

Чтобы система солнечных панелей работала, необходима установка следующих приборов:

• Сами солнечные панели.
• Контроллер — для заряда аккумуляторов.
• Аккумуляторы.
• Инвертор — преобразует постоянный ток от аккумуляторов напряжением 12 В в переменный напряжением 220 В.

Средняя стоимость 1 Вт мощности панели стоит 1 доллар или 90 евроцентов. В итоге 1 кВт мощности обойдется примерно в 900 евро. Панели мощностью 1 кВт в яркий солнечный день будут приносить около 8 кВт*ч энергии (зимой и летом, а также в пасмурную и яркую погоду, цифры будут отличаться).

Контроллер на максимальный ток в 60 А будет стоить около 350 евро.

В идеале аккумулятор на 100 Ач запасает в себе 1,2 кВт*ч, но так как их нельзя разряжать полностью, а максимум на 70 %, то примем как накопленный заряд, 840 Вт. В итоге для заряда 8 кВт*ч нам потребуется минимум 2 аккумулятора по 250 Ач (остальная энергия пойдет бытовым потребителям). Их стоимость составит около 700 евро (по 300 — 350 евро каждый).

Инвертор на 1.4 кВт, типа Crown Micro Ricco 2.4K, будет стоить около 100 евро.

В итоге 1 кВт мощности нам обойдется: (900 + 350 + 700 + 100) = 2050 евро. Это средняя цифра, так как в зависимости от производителя и технических параметров стоимость может меняться.

Такая домашняя солнечная электростанция сэкономит своему владельцу около 2880 кВт*ч в год, что при нынешних тарифах составит 2880 * 5,56 = 16012 рублей (тариф для Москвы). В итоге средняя окупаемость солнечной домашней электростанции мощностью 1 кВт составит около 9 лет.

Солнечная энергетика в России

На сегодняшний день в нашей стране уже построено около 1,2 ГВт солнечных электростанций.

Уровень инсоляции варьируется от 810 кВт*час / кв. м в год в отдаленных северных районах до 1400 кВт*час / кв. м в год в южных районах, в Сибири и на Дальнем Востоке.

Московская и Ленинградская области имеют репутацию пасмурных регионов. Однако выработка энергии там составляет порядка 1000 кВт*ч на кВт установленной мощности солнечной генерации в год. Это ниже, чем в других, более благоприятных для развития отрасли регионах России, но сопоставимо с показателями, например, Германии, которая входит в пятерку мировых лидеров по установленной мощности солнечной генерации.

«‎С точки зрения окупаемости, Санкт-Петербург и Ленинградская область считаются более выгодными для использования электроэнергии от солнечных установок. В регионе достаточно высокие тарифы для юридических лиц, представителей малого и среднего бизнеса – до 10 рублей за кВт*ч, что позволяет быстро окупить вложения в солнечную генерацию и начать экономить на электроэнергии‎», — комментирует Усачев.

Среди всех секторов ВИЭ солнечная энергетика наиболее развита в России, говорит Сергей Пикин, директор Фонда энергетического развития. Он связывает это с тем, что в стране есть как минимум два поставщика оборудования с собственными разработками. И благодаря наличию конкуренции и развитию отрасли в целом стоимость выработки солнечной энергии значительно снизилась за последние несколько лет, причем по всему миру.

Однако даже этого пока что недостаточно для прорывного развития солнечной энергетики в России, считает Пикин. По установленным мощностям этот способ выработки энергии занимает всего 1-2 %, а по выработке энергии и вовсе стремится к нулю из-за технических перебоев.

• По словам директора фонда, ВИЭ для России — это прежде всего развитие энергомашиностроительного комплекса с прицелом на будущее для внутреннего рынка. «‎На экспортных рынках нас особо нигде не ждут, потому что Китай производит самое дешевое (на данный момент) оборудование‎».
• Более того, отмечает эксперт, сами по себе ВИЭ как способ получения энергии у нас в стране не очень актуальны, потому что в России наблюдается переизбыток энергетических мощностей, которые к тому же многократно дешевле солнечной или любой другой «‎зеленой» энергетики.
• Наконец, есть вероятность, что с 2025 года финансирование программы поддержки ВИЭ будет урезано вдвое: с 400 до 200 млрд рублей. Об этом, согласно источникам «‎Ведомостей‎», заявил глава Минэкономразвития Максим Решетников на совещании 17 октября этого года.

Против этих нововведений выступили крупнейшие компании-популяризаторы «‎зеленой энергетики» в России: «‎Роснано‎» и ГК «‎Ренова‎», владеющая долей в «‎Хевеле‎».

Татьяна Андреева, проектный менеджер немецкой компании eclareon GmbH, консультирующей по вопросам возобновляемой энергетики, напротив, дает оптимистичный прогноз. Она считает, что отрасль сделала огромный шаг за последние четыре года.

«‎Это, несомненно, большое достижение и показатель как успешности работы схем поддержки ВИЭ в России, так и повышающейся заинтересованности большого бизнеса и инвесторов в таких проектах. Стоит учесть, что в официальную статистику не попадают частные фотоэлектрические станции, а ведь их совокупная установленная мощность может исчисляться десятками мегаватт. Туда входят и мелкие частные системы по 1-5 кВт, и более мощные электростанции по несколько десятков киловатт‎».

Особенно, уточняет Андреева, солнечная энергетика привлекательна для инвесторов и муниципалитета в удаленных регионах и изолированных от ЕЭС России областях, где генерация энергии традиционно осуществляется посредством дизельных генераторов.

Так, например, в 2013 году была запущена первая в России автономная дизель-солнечная электростанция мощностью 100 кВт в селе Яйлю Турочакского района Республики Алтай. В таких проектах, по мнению Антона Усачева, солнечные электростанции окупаются за счет экономии на дизельном топливе и логистических расходах.

Нужно ли платить налог на солнечные батареи при эксплуатации?

Здесь российских действующих и потенциальных обладателей СЭС можно обрадовать. Согласно последним изменениям в законодательстве, в 2021 году в России не облагается налогом не только использование, но и продажа энергии, сгенерированная любыми ВИЭ.

Правда, в сфере микрогенерации данное право распространяется только на владельцев станций совокупной мощностью до 15 кВт. При условии выработки подобным объектом излишков генерации их продажа местным Облэнерго:

• не приравнивается к предпринимательской деятельности;
• не облагается налогом на прибыль от солнечных батарей;
• не облагается подоходным налогом.

Но и эти объемы прибыли налогами не облагаются.

КПД солнечной энергии: хватит ли зарядить телефон

На самом деле у солнечных батарей КПД довольно низкий, и пока это непреодолимый барьер, несмотря на все усилия разработчиков. Солнечная панель площадью в 1 кв. метр производит всего 120 Вт энергии в самый солнечный день – этого достаточно только для зарядки смартфона.

А теперь составьте список всех электроприборов, которые вы рассчитываете использовать в своём доме, и сложите их потребляемую мощность. После расчёта останется только представить себе, есть ли у вас достаточная площадь для установки требуемого количества панелей.

ФОТО: eco-kotly.ruБуквально – хватит ли площади крыши, чтобы обеспечить питанием хотя бы холодильник и телевизор?

Для чего нужны расчёты?

Конструкция современных солнечных панелей уже настолько проста, что их установка может производиться самим владельцем дома, внимательно изучившим все инструкции и рекомендации по данному вопросу. Можно пригласить и профессионалов, которые сделают работу более качественно и быстро. Кстати, солнечные батареи устанавливают и некоторые владельцы городских квартир у себя на балконах и лоджиях. Но это всё-таки пока исключения.

В любом случае, хозяин должен решить вопрос, что, как и в каком количестве нужно установить на крыше для получения электроэнергии, достаточной для работы в доме электроприборов, то есть для полноценного функционирования автономной системы электрообеспечения. А для этого нужно понять несколько вещей:

• Будет ли установка работать круглый год или только летом?
• Какие именно приборы и аппаратура в доме будут работать на солнечных батареях?
• Что ещё придётся приобрести из дополнительного оборудования? Желательно составить полный список, так как кроме собственно солнечных панелей вам потребуется целый набор устройств, необходимых для нормального функционирования системы (аккумуляторов, инвертора, контроллера). От их качества также во многом будет зависеть эффективность её работы. Поэтому внимательно выбирать придётся и их.
• Какие средствами вы располагаете? По окончании расчётов должно стать понятно, имеет ли смысл монтировать у себя дома полностью автономную солнечную электростанцию, или лучше использовать солнечные батареи для отдельных нужд частично и только в солнечные дни.

Ответив на эти вопросы, можно приступать к расчётам.

Сравнительное налогообложение отечественной и зарубежной продукции

Сравнение системы начисления налогов на солнечные батареи российского и западного либо азиатского производства позволяет сделать следующий вывод:

• приобретение отечественной фотовольтаики для собственной станции обходится дешевле;
• высокая локализация российской продукции позволяет крупным компаниям не только снизить налоговые затраты, но и гарантировать своим СЭС высокую конечную прибыль.

Измениться подобная ситуация может только в одном случае – если в законодательстве появится норма, отменяющая налогообложение оборудования для ВИЭ, ввезенное из-за рубежа. На данный момент такие изменения не рассматриваются.

Дополнительные льготы

К сожалению, пока в России только частично введены меры государственной поддержки для объектов альтернативной энергетики. Перечислим таковые в других странах и отметим, какие из них введены в РФ полностью или частично.

Низкий уровень государственной поддержки – включая отмену остальных налогов на солнечные батареи – объясняется тяготением энергетической отрасли к классическим видам топлива. Однако постепенно ситуация с ВИЭ начинает меняться к лучшему.

Что такое солнечная инсоляция и от чего она зависит

Основных факторов, влияющих на количество солнечного света, падающего на поверхность земли, всего три:

• широта местности;
• климатические особенности региона;
• время года.

Из-за изменения угла падения лучей в южных широтах инсоляция выше. Существенную поправку может внести климат – работа солнечных электростанций продуктивнее там, где минимальное количество пасмурных дней. Это хорошо заметно на карте, где некоторые регионы восточной Якутии получают за год на 30-40% больше света, чем расположенные на той же широте Санкт-Петербург или Норильск.

Снижает продуктивность фотоэлектрических панелей и жара. Большинство современных кремниевых ячеек теряют 0,5% эффективности при повышении температуры на каждый градус выше 25°С.

Низкие температуры на производительность СЭС не влияют.

Последним и самым существенным фактором влияния является время года. Поскольку солнце зимой стоит низко, в декабре и январе инсоляция примерно в 5 раз меньше, чем в июне и июле. Это необходимо учитывать, если предполагается круглогодичное использование станции. В таких случаях мощность солнечной электростанции должна быть достаточной, чтобы при минимальной производительности в зимние месяцы обеспечивать нужную владельцам генерацию.

Солнечная энергетика становится более удобной в использовании из-за падения цен на батареи для дома

В связке с солнечными панелями часто используются батареи, которые аккумулируют электроэнергию в периоды её избытка и отдают её в моменты нехватки солнца. Ещё десять лет назад батареи были достаточно дорогими и позволяли аккумулировать более чем в 2 раза меньше электроэнергии (при прочих равных), чем сейчас. Высокая цена на батареи ограничивала спрос на солнечную энергетику: энергетические компании предпочитали использовать более надежное и стабильное сжигание газа, а жители США отказывались вкладываться в нерентабельное оборудование.  Но в последние годы цена на батареи снизилась: она упала с $1183 (КВт*ч) в 2010 г. до $156 (КВт*ч) в 2020 г. Это произошло за счёт эффекта масштаба: за последнее десятилетие производство крупных батарей выросло до уровня масс-маркета, что сильно понизило их стоимость. При этом ожидается, что в будущем их цена продолжит снижаться и достигнет $100 (КВт*ч) в течение трёх лет. Из-за удешевления батарей солнечная энергетика стала более доступной и удобной для людей. Раньше большая часть населения и энергетических компаний использовала солнечные панели без батарей или же отказывалась от солнечной энергетики. Сейчас же продажи батарей для солнечных панелей ежегодно растут на 30% в год, а учитывая прогнозируемое нами снижение их цены, в ближайшие годы этот темп роста сохранится. 

Рис. 3

Как рассчитывается потребление электроэнергии в доме?

Главная цель расчётов – выяснить, какое количество солнечных панелей необходимо конкретно вашему дому. При этом, если мощность солнечной панели указана производителем, то потребности вашего домохозяйства и реальное количество электроэнергии, которое способна дать одна такая панель в сутки необходимо рассчитывать самостоятельно.

Если начать с домовладения, сразу возникает вопрос: как считать? Тут есть два варианта, зависящие от наличия у вас электрического счётчика:

• Если у вас есть счётчик, и вы ежемесячно снимаете с него показания, то высчитать ежедневное потребление электроэнергии просто. Надо разделить месячный показатель на количество дней. Потребляемая энергия исчисляется в кВт•час. Например, в месяц вы расходуете 90кВт•ч. Эту цифру надо разделить на 30, и получится дневной расход – 3кВт•ч.
• Второй вариант более сложный. Если вы по какой-либо причине не платите за электричество (например, в новый дом его ещё не подвели), то для подсчёта вам понадобится составить полный список всех имеющихся у вас электрических приборов, выяснить потребляемую каждым за день энергию и, сложив всё вместе, получить необходимый результат. То есть нужно взять мощность потребляющего электроэнергию прибора (она, как правило, указана производителем), и умножить на количество часов, в течение которых этот прибор будет работать. Например, стандартная лампа накаливания имеет мощность 100Вт., а работать она у вас будет предположительно 6 часов в сутки. Значит, для вычисления расхода электричества следует 100 умножить на 6. Получается 600Вт•ч. Таких ламп у вас три, и все работают в одинаковом режиме. Значит, дневной расход одной лампы надо умножить на 3. Получится 1800Вт•ч. Подобным образом рассчитывается расход электроэнергии всеми потребляющими единицами в доме.

Органический подход

И тут на сцену выходит третье поколение солнечных батарей — устройств, основанных на органических материалах. Им нет еще и 10 лет, они нигде пока не производятся в промышленных количествах. Но динамика научных исследований в этой области позволяет вполне уверенно говорить о том, что будущее фотовольтаики — за третьим поколением, и в первую очередь за фотоэлектрическими преобразователями на основе материала под названием перовскит.

Этот металлорганический полупроводник обладает уникальными оптоэлектронными свойствами: под действием света в нем возникают свободные заряды — положительные (дырки) и отрицательные (электроны). Слой перовскита помещают между двумя транспортными слоями, один из которых отфильтровывает электроны и передает их на катод, другой выделяет дырки и отдает на анод. Так между катодом и анодом возникает электрическое напряжение, которое передается в цепь.

Первый такой элемент был создан японскими учеными в конце первого десятилетия нашего века. Он прожил не более получаса и имел КПД всего 3%.

— В процессе изучения данного соединения и улучшения архитектуры самого перовскита учеными всего мира удалось поднять КПД до 22% менее чем за 10 лет, и потолок еще не достигнут, — рассказал «Известиям» руководитель лаборатории перспективной солнечной энергетики Национального исследовательского технологического университета МИСиС Альдо ди Карло. — У кремния на достижение КПД более 20% ушло лет 40–50.

Стоимость ватта энергии для кремниевых солнечных батарей составляет примерно полдоллара. Ожидается, что для перовскитной фотовольтаики этот показатель составит менее 20 центов. Побеждают перовскиты и по стоимости квадратного метра солнечной панели: менее $20 против $50–60 для кремния.

Перовскитная фотовольтаика сочетает высокий КПД с возможностями тонкопленочных технологий: фотоэлектрический слой можно напылять практически на что угодно, печатая солнечные батареи, как на струйном принтере. Одна беда: перовскиты всё еще остаются недостаточно стабильными. Молекула перовскита быстро распадается под воздействием света. Сейчас срок жизни высокопроизводительной солнечной батареи на основе перовскита составляет не более года.

— Теперь нужно заниматься инженерией молекулы, искать оптимальный состав материала, — пояснил «Известиям» ведущий инженер лаборатории перспективной солнечной энергетики Данила Саранин.

Он напомнил, что когда разрабатывались органические светодиоды OLED, установленные теперь в каждом смартфоне, их срок службы поначалу измерялся чуть ли не секундами. Потом довели его до минут, часов, суток. Сейчас он составляет уже несколько лет. А ведь перовскитная фотовольтаика развивается намного более быстрыми темпами, чем технологии OLED.

По мнению Данилы Саранина, ожидать выхода перовскитных — дешевых, эффективных и технологичных — солнечных батарей на рынок можно уже в начале 1920-х годов, и это будет означать революцию в гелиоэнергетике.

Революция эта коснется в первую очередь градостроительства. Технология печати фотоэлектрических элементов на гибких подложках позволит буквально облепить жилое или офисное здание солнечными батареями со всех сторон. Причем не только снаружи, но и изнутри: энергию внутреннего освещения тоже можно использовать повторно. Если, например, обклеить стены офиса солнечными пленками, как обоями, то вырабатываемой энергии хватит на питание беспроводных устройств, всевозможных датчиков и даже на подзарядку телефонов.

На фасадах же зданий будут развешаны солнечные батареи, как рекламные баннеры. Окна зданий тоже превратятся в солнечные панели: со стороны они будут выглядеть как тонированное стекло, но эта тонировка в дневное время будет производить электроэнергию, достаточную для ночного освещения.

Справка «Известий»

Сегодня суммарное производство солнечной энергии в мире превышает 400 ГВт. В течение следующих пяти лет этот показатель, по прогнозам экспертов, достигнет 1 тераватт (1000 гигаватт). Два ключевых фактора — снижение себестоимости выработки солнечной электроэнергии и повышение эффективности солнечных модулей — сохранят тренд на стремительный прирост новых мощностей солнечной генерации.

В России, благодаря государственной программе развития возобновляемых источников энергии, уже построены станции, мощностью более 250 МВт, а ежегодный прирост новых мощностей солнечной генерации составляет порядка 240 МВт. Таким образом к 2024 году в России будут построены солнечные электростанции мощностью 1,7 ГВт.

По оценке директора информационно-аналитического центра «Новая энергетика» Владимира Сидоровича, к 2050 году в России 20% электроэнергии будет вырабатываться СЭС и солнечными батареями.

Выводы

Выполнить самостоятельный расчет солнечной станции непросто. Необходимо участие опытного специалиста, или заказ на выполнение проектных работ в специализированной организации. Однако, существует вполне простой и бесплатный вариант — расчет солнечной электростанции для дома онлайн. Используется калькулятор солнечной электростанции, которых немало в сети интернет. Для получения результата надо лишь подставить в соответствующие окошечки программы свои данные и практически мгновенно получить результат. Рекомендуется пару раз продублировать расчет на других сайтах, чтобы использовать среднее значение.