Цивилизация
«В 2030 году при помощи солнечной энергетики будут вырабатывать столько энергии, что ее хватит на всю Россию», — заявил во вторник Нобелевский лауреат 2000 года Жорес Алферов. В своем докладе на проводимых впервые в России «Демидовских чтениях» он рассказал, как можно преобразовать энергию на полупроводниковых гетероструктурах.
«Бурному развитию солнечных батарей мы обязаны гонке вооружений. И СССР в этой части гонки был впереди. Когда в США была опубликована первая работа по солнечным батареям, в СССР уже шло их производство», — напомнил Алферов. Изначально, в 1954 году, КПД солнечных батарей составлял всего 6%, но, так как общая стоимость работ над военными спутниками намного превышала себестоимость вырабатываемой энергии, на КПД особо внимания не обращали. Тогда 1 кВт, выработанный солнечными батареями, стоил $100.
Сейчас КПД солнечных батарей стал много выше. В них стали использоваться гетероструктурные фотоэлементы (например, система галлий-алюминий-мышьяк), которая, помимо всего, еще и повысила их радиационную и тепловую устойчивость. Поэтому сейчас основной потребитель таких солнечных батарей – это спутники связи, летающие на высоких орбитах и попадающие в радиационные пояса Земли. Так как такие батареи имеют высокую тепловую устойчивость, они позволяют использовать и концентрированную солнечную энергию. В 2003 году блок таких батарей с линзами Френеля для концентрации солнечного света установил мировой рекорд, достигнув КПД в 23%.
По словам Алферова, в лабораториях уже перейден порог КПД в 35%, что вполне достаточно для промышленного получения энергии, но пока что стоит вопрос экономичности.
Со $100 за кВт удалось «спустить» цену до $3,5/кВт. «Дальнейшие работы позволят снизить эти затраты до $1/кВт, а это уже сопоставимо с показателями АЭС», — сказал Алферов.
Согласно озвученным академиком прогнозам специалистов, к 2030 году суммарная мощность вырабатываемой солнечной энергетикой электроэнергии (без учета разработок гетероструктурных батарей) составит 140 ГВт, что равно сегодняшнему энергопотреблению в России. Правда, речь в данном случае идет о прогнозах мирового производства солнечной электроэнергии, так что Россия этих электронов «не увидит».
Отвечая на вопрос, сколько потребуется площадей отвести под солнечные батареи для исключительно российских нужд, Нобелевский лауреат сослался на расчеты 70-х годов. В те годы в СССР подсчитали (с учетом КПД кремниевых солнечных батарей того времени в 10%), что для покрытия потребностей всего Советского Союза в электроэнергии необходимо заполнить солнечными батареями квадрат 70 на 70 км на территории Туркмении. Аналогичные расчеты тех лет для США показали, что площадь батарей, необходимая для США, равна площади построенных к тому времени американских хайвеев. Правда, если территория США с тех пор не изменилась, то СССР больше не существует. Так что заставить Туркмению солнечными батареями для российских нужд можно будет только за соответствующие деньги. А в России аналогичных по насыщенности солнечным излучением площадок нет.
К тому же, как отметил Алферов, в той же Германии сейчас существует государственная программа поддержки солнечной энергетики. Если немецкая семья поставит на крыше своего дома панель солнечной батареи, то Германия сама начнет платить семье за выработанное электричество. А в России сейчас такое менее реально, чем получение отдельным россиянином очередной Нобелевской премии.
Тем не менее Алферов — не единственный ученый, кто озабочен поисками альтернативных источников энергии. Еще один вариант спасения от «энергетического кризиса» — добыча на Луне гелия-3. Например, глава ракетно-космической корпорации «Энергия» Николай Севастьянов на основании научных данных и рабработок РКК заявил, что Россия сможет создать постоянную базу на Луне и отработать транспортную схему по доставке на Землю гелия-3 уже к 2015 году.