Доклад апрель 2026
статья

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

 Фотоэлектрические батареи являются самой простой, надежной и экономически выгодной системой получения солнечной электроэнергии. Фотоэлектрические панели являются основой для создания фотоэлектрических энергосистем. Панели собираются из отдельных элементов, чаще всего из кремния – монокристаллического, поликристаллического или аморфного. Толщина полупроводниковых слоев составляет не более двух или трех десятых миллиметра.        

Произведенный электрический ток проходит через инвертор, после чего может использоваться для питания чего угодно, от тостера до ТВ или электромобиля.  

Использование фотоэлектрических панелей – проверенная годами, надежная технология, отсутствие в их конструкции подвижных частей обеспечивает безаварийность и долгий срок службы. Фотоэлектрические панели не требуют затратного обслуживания, достаточно периодически очищать поверхность батарей.

В жилых районах панели обычно устанавливаются на крышах, но вполне возможна и их установка на земле, при условии ее доступности, например, в сельских, пустынных или любых удаленных районах большая часть приборов различных служб работает именно от фотоэлектрических батарей при условии подходящих климатических условий.       Эффективность лучших фотоэлектрических панелей при использовании в жилом секторе составляет до 18-19%, что является лучшим показателем в пересчете на единицу доступной для использования площади. С учетом этого, вполне могут образоваться излишки электроэнергии и можно подключить систему к общей сети для продажи электричества коммунальной компании при условии, что такая услуга поддерживается местными операторами. Таким образом, вложения в солнечную энергетику не только оправдаются, но и вполне могут принести значимую прибыль в долгосрочной перспективе.

Будучи наиболее эффективной из всех, система на фотоэлектрических панелях с применением традиционных кремниевых элементов является самым популярным решением, особенно в городских жилых районах, где площадь крыш, пригодная для установки панелей, обычно ограниченна. Кроме того, большинство государств стараются поддерживать развитие гелиоэнергетики, снижая нагрузку на общую сеть и экономя ископаемые ресурсы.

Технология преобразования солнечного света в электроэнергию у тонкопленочных и обычных фотоэлектрических панелей одинакова, однако первые значительно тоньше и гибче обычных за счет полимерной, а не стеклянной подложки. Толщина полупроводниковых слоев данного типа батарей составляет лишь несколько миллионных долей метра, хотя название «тонкопленочные» обусловлено технологией производства и не связано с толщиной элементов.

Тонкость и гибкость тонкопленочных панелей оборачивается их меньшей эффективностью по сравнению с обычными. Полимерная подложка не выносит высоких температур и это оказывает решающее влияние на технологию производства и конечный результат – КПД тонкопленочных панелей составляет всего от 6 до 11%.

По большей части система на тонкопленочных панелях – это решение для больших коммерческих зданий, где имеется значительная поверхность для установки панелей.      Главным преимуществом гибких панелей является их мобильность, по большому счету их можно монтировать в любом месте. Сейчас довольно модно устанавливать тонкопленочные панели на чемоданы, сумки для ноутбуков и другой техники и даже дамские сумочки.

Установка тонкопленочных панелей обойдётся дешевле, чем монтаж фотоэлектрических при той же рабочей площади. Однако затраты на получение эквивалентного количества электроэнергии в случае тонкопленочных солнечных панелей выше обычных фотоэлектрических – так как для получения одинакового количества энергии необходима большая рабочая площадь и, соответственно, больше материала и квалифицированного труда монтажников. Таким образом, выбор между этими двумя технологиями зачастую неочевиден, и обуславливается особенностями долгосрочного использования системы.

Массовое производство таких панелей - дело будущего, но их перспективность сложно переоценить.

Ещё один представитель ведущей тройки солнечных энергосистем - термические солнечные панели. Большинство людей при упоминании о солнечной энергетике сразу же представляют себе поля солнечных батарей. Существуют, однако, и другие особи этого весьма ценного семейства устройств, которые, хоть и держатся особняком, но работу свою по преобразованию солнечной энергии выполняют ничуть не хуже других и имеют целый ряд преимуществ.

Термические солнечные панели не вырабатывают электрический ток, но преобразуют солнечную энергию в тепло, которое в дальнейшем может быть израсходовано, в том числе и на производство электроэнергии. Однако самыми популярными сферами применения этих панелей являются нагрев воды и отопление или охлаждение дома. Поскольку в жилых домах для этих целей обычно используются газ, уголь или жидкое топливо в котельных, данная технология позволяет в значительной степени сократить расход ископаемых энергоносителей, стоимость которых, к тому же, сильно возросла за последнее время.

Наиболее популярный вид таких устройств состоит из трубок заполненных водой и термических солнечных панелей. Солнечный свет, проходя через термопанель, нагревает воду в трубках. Существует два основных типа подобных систем: активные и пассивные. В активных используются насосы и контрольные элементы для регулирования нагрева воды.

В пассивных системах температура воды не контролируется, поэтому они могут применяться только в условиях мягкого климата, где отсутствуют риски связанные с экстремальными температурами, то есть замерзание или перегрев. Существуют также солнечные отопительные системы, в которых тепло нагретой воды используется для отопления помещений.

Термические солнечные панели могут стать прекрасным дополнением к фотоэлектрическим солнечным системам. Особенно если в доме расходуется много газа на отопление и нагрев воды. Услуги центральной котельной стоят также недешево, вне зависимости от того, на каком топливе она работает. Газ, уголь, мазут – все они сейчас достаточно дороги. Таким образом, при комплексном использовании, фотоэлектрические системы позволят снизить расход электричества, а термическая система – уменьшить счета за горячую воду и отопление. В сумме это уже почти энергетическая независимость. В зависимости от конкретных условий и нужд, можно подобрать оптимальное сочетание солнечных энергосистем для вашего дома, что позволит сэкономить в перспективе весьма приличные суммы, а может и неплохо заработать на своих вложениях.

Следует также сказать о таких преимуществах термических панелей, как возможность создания на их основе недорогих промышленных установок большой мощности. В таких установках турбины преобразуют тепло, полученное от термических батарей в электрический ток, а установка водогрейных котлов и аккумулирование получаемого тепла позволяют снизить зависимость системы от погодных условий. Уже двадцать лет назад комбинированные электростанции, работавшие как на термических батареях, так и на ископаемом топливе, вырабатывали больше 80% энергии, получаемой от солнца [2].

Литература:

1. Галяутдинова Р.Р. Использование возобновляемых источников энергии как направление в области защиты окружающей среды // Экология энергетики – 2017: труды Международной научной конференции молодых ученых и специалистов. Москва. 2017. С. 104.

2. Клочков В.В. Управление развитием «зеленых» технологий: экономические аспекты: моногр. М.: ИПУ РАН, 2013. 292 с.