Световой разряд
В машинах Мушо Солнце нагревало воду, этот принцип до сих пор используется в геотермальной энергетике. Но в том же ХIX веке человечество узнало, что энергию света можно напрямую превращать в электричество. Это тот самый фотоэффект, за который в начале XX века получил Нобелевку Эйнштейн. На самом деле историю этого открытия можно смело начинать с 1839 года. А причастны к ней многие: французский физик Александр Эдмонд Беккерель, инженер британской телеграфной компании Уиллоби Смит, немецкие физики Макс Планк и Генрих Герц, русский ученый Александр Столетов, английский физик Джозеф Томсон, немецкий физик Филипп Леонард и другие. Так как же свет становится электричеством? Фотон, взаимодействуя с электроном, передаёт ему свою энергию. Частично она идет на то, чтобы электрон вылетел из металла, частично — на кинетическую энергию электрона.
Солнечный ток
Современные солнечные батареи состоят из фотоэлементов. В основе каждого - кристалл кремния. Образно говоря, это большая искусственная песчинка. На неё наносят с одной стороны слой бора, и в этом месте образуется избыток электронов. А с другой стороны ─ слой фосфора. И там электронов наоборот недостаток, образуются так называемые «дыры». Солнце светит, фотоны бомбардируют батарею, выбивают лишние электроны на границе с фосфором, и те устремляются в «дыры» на границе с бором. Так и возникает электрический ток, который есть не что иное, как упорядоченное движение электронов.
Сошедшие с небес
Датой рождения солнечной энергетики принято считать 1954 год. Именно тогда трое изобретателей из Лаборатории Белла: электрик Дэрил Чепин, физик Джеральд Пирсон и химик Кельвин Фуллер - представили первую коммерчески выгодную солнечную батарею с коэффициентом полезного действия 6%. И вскоре солнечные панели вознеслись в космос. В 1957 году СССР запускает первый искусственный спутник с применением фотогальванических элементов. В 1958 году США - спутник Vanguard I с шестью солнечными батареями мощностью около 1 Вт. А в 1963 японский концерн Sharp начинает их промышленное производство. Солнечные панели спускаются с небес к простому потребителю, но остаются для него слишком дороги и малоэффективны.
Светлая сторона кризиса
Помните, как рост цен на уголь обеспечил финансовую подпитку разработкам Мушо? Точно так же нефтяной кризис 1973 года продвинул вперед солнечную энергетику. Войны за территорию между Израилем и арабскими странами привели к войне ресурсов. Богатые нефтью арабы объединились в ОАПЕК и договорились не продавать её союзникам Израиля по войне Судного дня: США, Канаде, Японии и всей Западной Европе. А потом и в ОПЕК решили каждый месяц снижать добычу на 5%. Цены на нефть взлетели. Президент Никсон выслушивает доклад Минэнерго и призывает американцев экономить всеми возможными способами. Естественно, мощнейший удар по экономике это отразить не помогло. Но была у всего этого и светлая сторона: сразу несколько стран, в том числе США и СССР, запустили госпрограммы по использованию фотоэлементов. В результате только в Америке их установили больше трех тысяч. В 1974 году в США создают Ассоциацию солнечной энергетики, а три года спустя при Минэнерго открывают Исследовательский институт солнечной энергии. Позже он становится известен как Национальная лаборатория возобновляемой энергетики и получает ежегодное финансирование от конгресса.
Побочный эффект
Казалось бы, сегодня, спустя почти полвека, солнечная энергетика могла занять весомую долю в мировом энергобалансе. Но человек слаб, и прилив инвестиций в альтернативную энергетику обычно сменяется отливом, когда цены на традиционные энергоносители откатываются от максимумов. К примеру, в 2013 году Саудовская Аравия анонсировала масштабную программу по переходу на солнечную энергию, но после падения цен на нефть перенесла планы на 10 лет. Есть еще несколько тормозящих моментов. Стабильную работу солнечной электростанции мог бы гарантировать разве что господь бог. А значит, нужны резервные мощности, которые используют ту же нефть и газ. К тому же эксперты напоминают: производство кремния для батарей остается грязным и энергозатратным, так что солнечную энергетику нельзя назвать экологически безопасной. Кроме того, для станций нужна слишком большая территория - как для водохранилищ ГЭС. Правда, сторонники солнечной энергетики возражают: даже если всю мировую энергетику перевести на фотоны, установки займут меньше 2% сельхозземель. Но не стоит забывать, что весь этот огромный массив солнечных панелей надо еще и чистить, это тоже требует расходов.
Эффективность Солнца
Слабым местом солнечных панелей всегда был коэффициент полезного действия. Коммерческое использование, как мы помним, началось с 6%, сейчас КПД в среднем составляет уже около 18%. И есть новые разработки, которые дают эффективность более 30%. При этом, по данным Министерства энергетики США, цены на солнечные батареи за последние 10 лет рухнули на 87%: с $3.49 за Вт в 2008 до $0.42 в 2018. Стоимость солнечной энергии стала сравнима с угольной и газовой. Международное энергетическое агентство прогнозирует: солнечная энергетика обойдет по установленной мощности ветровую до 2025 года, гидроэнергетику — к 2030, а тепловую на угольном топливе — до 2040 года. Общая мощность солнечных электростанций в мире взлетела с 15 ГВт в 2008 году до 500 ГВт в 2018. Причем только за прошлый год было установлено мощностей более чем на 100 ГВт. По прогнозу организации SolarPower, в ближайшие 5 лет к ним прибавится еще 800 ГВт. И к 2023 году общая мощность солнечных станций достигнет 1,3 ТВт. При этом в SolarPower отмечают резкое замедление ввода мощностей в Китае, который был в этом первым. Дело в господдержке: в июне 2018 в КНР прекратили выдавать квоты на строительство промышленных солнечных электростанций, претендующих на субсидии.
Солнечный бизнес
Это немедленно «аукнулось» на мировом рынке солнечных инверторов (они преобразуют постоянный ток, которые дает батарея, в переменный). Доля лидера - Huawei (да-да, той самой, что стала недавно первой жертвой торговой войны) - снизилась с 26% до 22%. Это данные консалтинговой компании Wood Mackenzie. Китайские производители уверенно завоевывали рынок, так что остается только следить, как урезание субсидий в КНР и торговая конфронтация с США повлияют на расстановку сил. Изменения неизбежны. По данным ресурса SolarSoul, 9 из 10 крупнейших по размеру поставок производителей солнечных модулей в 2018 году - китайские. Американскому гиганту First Solar с трудом удалось отвоевать в рейтинге последнее место.
Комментарий управляющего Финансовой Стратегии Максима Шеина (БКС):
"С точки зрения инвестиций производители солнечных батарей имеют очень неоднозначную, но похожую историю: большие ожидания, взлет котировок, а потом драматическое падение. Это пережили и First Solar, и Canadian Solar. Крупнейшими остаются китайские компании, но купить их акции невозможно. Поучаствовать в перспективной теме, мне кажется, лучше, заходя в «партнерстве» с другими источниками энергии. И здесь выбор почти очевиден – NextEra Energy, мировой лидер в использовании возобновляемых источников энергии. Одна из немногих компаний на рынке, акции которой можно купить на длинный горизонт инвестирования".
