Мировые эксперты в области солнечной энергетики настоятельно призывают к дальнейшему развитию производства и внедрения фотоэлектрических (ФЭ) систем для обеспечения планеты энергией, утверждая, что занижение прогнозов роста ФЭ-энергетики в ожидании консенсуса по другим энергетическим направлениям или появления технологических чудес в последнюю минуту «больше не является приемлемым вариантом».
Консенсус, достигнутый участниками в 3rdПроведенный в прошлом году семинар по тераваттам стал продолжением все более масштабных прогнозов, сделанных различными группами по всему миру, о необходимости крупномасштабного использования фотоэлектрической энергии для стимулирования электрификации и сокращения выбросов парниковых газов. Растущее признание фотоэлектрических технологий побудило экспертов предположить, что к 2050 году для достижения целей декарбонизации потребуется около 75 тераватт или более развернутых в мире фотоэлектрических мощностей.
На семинаре, организованном представителями Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), Института солнечной энергии им. Фраунгофера в Германии и Национального института передовых промышленных наук и технологий в Японии, собрались ведущие специалисты со всего мира в области фотоэлектрической энергетики, интеграции в энергосети, анализа и хранения энергии из научно-исследовательских институтов, академических кругов и промышленности. Первая встреча, состоявшаяся в 2016 году, была посвящена задаче достижения мощности не менее 3 тераватт к 2030 году.
На встрече 2018 года целевой показатель был еще выше — около 10 ТВт к 2030 году и в три раза больше к 2050 году. Участники этого семинара также успешно предсказали, что мировая выработка электроэнергии за счет фотоэлектрических систем достигнет 1 ТВт в течение следующих пяти лет. Этот порог был преодолен в прошлом году.
«Мы добились значительного прогресса, но для достижения поставленных целей потребуется дальнейшая работа и ускорение темпов», — заявила Нэнси Хэгель, директор Национального центра фотовольтаики при NREL. Хэгель является ведущим автором новой статьи в журнале.Наука«Фотовольтаика в многотераваттном масштабе: ждать нельзя». Соавторы представляют 41 учреждение из 15 стран.
«Время имеет решающее значение, поэтому важно ставить амбициозные и достижимые цели, которые окажут значительное влияние», — сказал Мартин Келлер, директор NREL. «В области фотоэлектрической солнечной энергии достигнут огромный прогресс, и я знаю, что мы можем добиться еще большего, продолжая внедрять инновации и действовать оперативно».
Падающее солнечное излучение может с легкостью обеспечить более чем достаточно энергии для удовлетворения энергетических потребностей Земли, но фактически используется лишь небольшой процент. Объем электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими системами в мире, значительно увеличился: с незначительного уровня в 2010 году до 4-5% в 2022 году.
В отчете по итогам семинара отмечалось, что «окно возможностей для принятия масштабных мер по сокращению выбросов парниковых газов при одновременном удовлетворении глобальных энергетических потребностей в будущем сокращается». Фотоэлектрическая энергетика выделяется как один из немногих вариантов, которые можно немедленно использовать для замены ископаемого топлива. «Основной риск на следующее десятилетие заключается в том, чтобы сделать неверные предположения или ошибки в моделировании необходимого роста в фотоэлектрической отрасли, а затем слишком поздно осознать, что мы ошиблись в заниженных прогнозах и нам необходимо нарастить производство и внедрение до нереалистичных или неустойчивых уровней».
Авторы прогнозируют, что достижение целевого показателя в 75 тераватт создаст значительные трудности как для производителей фотоэлектрических элементов, так и для научного сообщества. Например:
- Производителям кремниевых солнечных панелей необходимо сократить количество используемого серебра, чтобы технология стала экологически устойчивой в масштабах нескольких тераватт.
- В ближайшие критически важные годы фотоэлектрическая отрасль должна продолжать расти темпами около 25% в год.
- Отрасль должна постоянно внедрять инновации для повышения экологичности используемых материалов и снижения воздействия на окружающую среду.
Участники семинара также отметили, что солнечные технологии необходимо перепроектировать с учетом принципов экодизайна и цикличности, хотя переработка материалов в настоящее время не является экономически целесообразным решением с точки зрения потребностей в материалах, учитывая относительно низкий уровень установок на сегодняшний день по сравнению с потребностями в ближайшие два десятилетия.
Как отмечается в отчете, цель в 75 тераватт установленной мощности фотоэлектрических систем «является одновременно серьезной проблемой и возможным путем вперед. Недавняя история и текущая траектория развития показывают, что ее можно достичь».
NREL — это главная национальная лаборатория Министерства энергетики США по исследованиям и разработкам в области возобновляемой энергетики и энергоэффективности. NREL управляется для Министерства энергетики компанией Alliance for Sustainable Energy LLC.
Дата публикации: 26 апреля 2023 г.