Солнечные батареи в системе технологий энергосбережения

Используя блага цивилизации, вряд ли кто-то задумывается над тем, что он участвует в планетарном действе, которое называется «уничтожение запасов энергоносителей на Земле». Запасы эти не безграничны. А то, с каким усердием человек уничтожает их, попутно загрязняя окружающую среду, никому не прибавляет оптимизма по части будущности человечества. Поэтому сейчас на передний план выдвинулись работы по сокращению бездумного расхода энергоносителей, поиску путей их замены. И солнечные батареи в системе энергосберегающих технологий играют одну из важнейших ролей.

Солнечная фотовольтаика: где и как

Самое «чистое» электричество вырабатывают установки, использующие возобновляемые источники энергии – Солнце, ветер, воду. Мощнейшие солнечные электростанции мира на сегодняшний день уже вырабатывают почти один процент от всего электричества, производимого на нашей планете. А еще десять лет назад доля солнечного электричества в мировой выработке составляла всего 0.01%. Практически все крупные гелиевые электростанции расположены в пустынных районах нашей планеты.

TOPAZ – самая мощная в мире солнечная электростанция (снимок со спутника)

Эти гигантские сооружения занимают площади в несколько десятков квадратных километров. Из десяти крупнейших солнечных электростанций мира шесть находятся в США, в пустынях Калифорнии, Аризоны, Невады.

В Европе таких пустынных мест нет. К тому же и дней солнечных поменьше, чем в упомянутых местах. И потому здесь пошли другим путем. Например, в Германии в настоящее время все новостроящиеся дома оборудуются солнечными батареями. А крыши подавляющего большинства частных домов, фермерских построек покрыты панелями солнечных батарей. Германия является мировым лидером по использованию энергии солнца.

Небольшая коммуна в Германии. Все дома с солнечными батареями

Достаточно сказать, что в 2014 году здесь были установлены сразу три мировых рекорда. По данным Фраунгоферовского института систем солнечной энергии (Fraunhofer ICE) шестого июня было зафиксировано рекордное снятие электроэнергии со всех гелиевых панелей в стране — 24.24 гигаватта. Через два дня было зафиксировано поступление в общую энергосистему 23.1 гигаватт/часов, что составляет 50.6% суточного потребления в стране. А всего за семь дней — со второго по восьмое июня включительно — от солнечных батарей в национальную электросеть Германии поступило 1.26 терраватт/часов.

Солнечные батареи сейчас можно увидеть в самых отдаленных и труднодоступных местах, куда или невозможно, или экономически невыгодно прокладывать магистральную линию электропередач. Если раньше в таких местах работали ветросиловая установка или дизель-электростанция, то сейчас им на смену пришли солнечные батареи. Бесшумные, безотказные, не требующие никакого особого ухода, не имеющие никаких движущихся частей, солнечные мини-электростанции прочно вошли в быт обитателей отдаленных районов. А это означает, что будут сэкономлены сотни тонн дизельного топлива, не будут выброшены в атмосферу тысячи кубометров отработанных газов.

Солнечная фотовольтаика – очень близкое будущее

Появление новых технологий в области электрического фотопреобразования, материаловедения дало мощный толчок для реализации проектов генерации электроэнергии, еще недавно казавшихся фантастическими.

В Канаде, неподалеку от озера Камлупс, расположился небольшой университетский город, носящий это же имя. Перед одним из корпусов университета (Thompson Rivers University) открыли пешеходную зону, покрытие которой состоит из 64 солнечных модулей. Эти модули производят в год свыше 15000 киловатт/часов электроэнергии. Этого достаточно, чтобы запитать около сорока компьютеров на полный рабочий день. Или полностью обеспечить электричеством жилой дом. Эта пешеходная зона состоит из панелей, размером 1×2 метра, в каждой панели по 50 ячеек.

Преобразование постоянного тока в переменный осуществляют 32 микроинвертора. Панели защищены прозрачным прочным покрытием, которое выдерживает не только вес человека, но и машины.

В Голландии, в небольшом поселке Кроммени, в тестовом режиме запущена в эксплуатацию экспериментальная велодорожка, которая представляет собой одну огромную солнечную батарею.

Солнечная велодорожка в Голландии

Для создания ее использовался специальный бетон, в который были вмонтированы монокристаллические гелиевые панели. В качестве защиты было использовано ударопрочное стекло толщиной в один сантиметр. Это стекло, помимо своей прочности, еще обладает противоскользящими свойствами и может выдерживать не только велосипедистов, но и другие транспортные средства. Дорожка получила название Sola Road. За полгода ее эксплуатации были получены такие результаты, что уже сейчас разрабатываются проекты новых дорожных объектов с солнечным покрытием.

10 июня 2017 года в Астане открылась специализированная выставка ЭКСПО 2017. Главная тема выставки – «Энергия будущего». Главная цель выставки – стимулировать все страны мира к рациональному использованию уже существующих генерирующих установок и разработку новых технологий, энергосберегающих, не наносящих вреда окружающей среде.

Астана. Выставка ЭКСПО 2017

Наиболее выдающиеся достижения в области альтернативной энергетики и энергосберегающих технологий представлены в Главном выставочном павильоне. Одна из таких инновационных разработок представлена Францией.

Идея этого изобретения появилась в 2005 году и принадлежит Жану-Люку Готье, главе французской фирмы COLAS, мировому лидеру в области создания дорожно-транспортных инфраструктур. В то время в пустынях Калифорнии и Невады уже строились солнечные электростанции. Во Франции таких пустынь нет. И подобные монстры строить негде. Но Франция постоянно испытывала дефицит электроэнергии. И вот Готье предложил оригинальный выход из положения. Во Франции протяженность автомагистралей составляет около 400000 километров. Подавляющая часть их находится под открытым небом, под палящими лучами солнца. И если хоть какую-то часть этих дорог снабдить соответствующим покрытием, которое преобразовывало бы энергию солнца в энергию электрическую, то это открыло бы огромные перспективы в части энергообеспечения страны.

Дорожное покрытие «Wattway»

Филиалом Bouyques строительной компании совместно с Национальным французским институтом солнечной энергетики эта задача была решена. Изобретение, получившее название «Wattway», представлено в Главном выставочном павильоне ЭКСПО 2017. Специальное прозрачное покрытие, способное выдержать движение сотен и тысяч крупнотоннажных автомобилей, защищает солнечные панели от повреждения. Один километр такой магистрали позволяет обеспечить электричеством небольшой населенный пункт с пятью тысячами жителей. Экспериментальный участок такой дороги успешно эксплуатируется во французском городке Турувр-о-Перш. Таким образом, автомагистрали могут стать новым источником экологически чистой энергии, не загрязняющей окружающую среду, сберегающую ископаемые энергоносители.

Каждая страна решает проблемы альтернативной энергетики по-своему. Во Франции в солнечные электростанции хотят превратить автомагистрали. В США в бесплодных пустынях построены мощнейшие гелиоустановки.

Китай. Провинция Аньхой. Плавучая гелиевая электростанция

Китай, который планирует в 2030 году 20% электроэнергии получать от возобновляемых источников энергии, в провинции Аньхой на озере, образовавшемся в результате обрушения угольной шахты, построил самую большую в мире плавучую солнечную электростанцию. Только так, общими усилиями человечества, можно сохранить нашу планету.