Жарой навеяло. Нам уже лет 20 обещают, что нефть и газ станут топливом прошлого, уступив место чистой солнечной энергии. На планете есть места, где солнце светит чуть ли не круглый год. Взять ту же пустыню Сахара — 8,6 млн квадратных километров почти полностью свободны от поселений. Устелить пески солнечными панелями, наладить инфраструктуру передачи, и полученной энергии хватит на все 8 млрд жителей Земли. Почему же Сахару и другие пустыни до сих пор не превратили в гигантские электростанции?
Парадокс жары
Жарко, душно. Но мы пока температурные рекорды 2010 года не превзошли. Никогда не забуду то лето — ночью +27, выходили в парк к фонтану, охлаждаться. Днем прятались, потому что +37. Хорошо, что не каждый год так жарой накрывает! Британцам недавно повезло еще меньше, там температура перевалила за 40°C.
Казалось бы, рай для солнечной энергетики? Ан нет. Данные Шеффилдского университета показали неожиданное: пики выработки солнечных электростанций приходятся не на знойное лето, а на... весну. Вот как парадокс объяснил старший научный сотрудник университета Джейми Тейлор:
— Рекорд по пиковой получасовой генерации всегда фиксируется в апреле или мае. Именно тогда сочетание хорошей освещенности и прохлады создает идеальные условия.
Что-то здесь не сходится, да? Чувствуется подвох. Если максимум энергии вырабатывается не в самый солнечный период, а в более прохладный, значит, есть скрытый фактор, мешающий использовать весь потенциал солнца именно тогда, когда его больше всего. Что и доказал британский опыт по время аномальной жары.
Секрет, который знают производители (но не всегда афишируют)
Нам, обывателям, странно, но индустрия гринтеха давно живет с этим знанием. Гринтех расшифровывается как «зеленые технологии» — относительно новый сектор экономики, к которому теперь приковано и внимание обычных людей, и деньги инвесторов. У американцев есть одноименная компания по производству оборудования для добычи чистой энергии, но сегодня не о ней, а о секторе в целом.
Компании-производители проводят стандартные тесты своих панелей при комфортных 25°C. И их технические спецификации содержат важную оговорку: температурный коэффициент. Это показатель, на который падает мощность панели при нагреве выше 25°C. Для большинства панелей, которые есть в продаже, он составляет -0.3% до -0.5% на каждый градус Цельсия. В продвинутых моделях удается снизить его до -0.258%.
Представьте поверхность панели в солнечный день. Она легко раскаляется до 70-85°C, особенно в безоблачную погоду. Разница с 25°C — 45-60 градусов. Несложный расчет дает пугающую цифру: падение эффективности может достигать от 13,5% до 30%.
Данные NREL (Национальная лаборатория возобновляемой энергии США) подтверждают: в реальных условиях пустынь потери в 10-25% — не исключение, а правило. Эксперты проводили множественные исследования в жаркой американской Аризоне и еще более жарких ОАЭ, так что ошибка исключена.
Как жара влияет на фотоэлементы?
Внутри панели при чрезмерной жаре идут два фундаментальных процесса:
- Растет сопротивление. Сильный нагрев заставляет атомы в полупроводнике вибрировать интенсивнее, создавая «барьеры» для движения электронов — носителей тока.
- Падает напряжение. Ключевой параметр для генерации электричества снижается по мере роста температуры. Больше тепла — меньше «силы» у вырабатываемого тока.
И вот теперь — разгадка Сахары
Заманчиво было бы использовать в пустынных районах солнце на полную катушку, но идея сталкивается с неумолимой физической реальностью. Да, солнца в избытке! Но экстремальные температуры превращают это преимущество в недостаток.
Пустыня не только и не просто солнце. Это дикая жара, раскаляющая поверхности панелей до таких значений, что их эффективность падает на четверть или даже треть. А если добавить сюда другие «бонусы» — песчаные бури, засоряющие и повреждающие поверхности, и сложность обслуживания в таких условиях — картина становится ясной на 100%.
Если на цифрах, то солнечные проекты в регионах со среднегодовой температурой выше 35°C требуют на 20-30% больших площадей для выработки того же объема энергии, что в умеренном климате. Плюс куда более высокие затраты на эксплуатацию и обеспечение бесперебойной работы оборудования.
Посмотрел новые исследования и заметил, что от идеи устелить пустыни солнечными панелями полностью не отказались. Тестируют новые материалы. Думают, как снизить температуру (на саудовских солнечных плантациях идут эксперименты по охлаждению). Результаты есть, но впечатляющего прорыва пока никто не показал. Постоянные читатели знают, что я давно слежу за темой. Увижу что-то новое — обязательно расскажу.
Друзья, поддержите лайками, донатами — всем благодарен за помощь. Без нее уже закрыл бы канал, увы.