Города запитают от солнца. Развитие «умных» городов и комфортной городской среды подразумевает использование, так называемой, «чистой» или «зеленой» энергии

Развитие «умных» городов и комфортной городской среды подразумевает не только внедрение разного рода инноваций и технологических ноу-хау, но также использование так называемой «чистой» или «зеленой» энергии.

Гибкие солнечные панели. Фото: Пресс-служба «ТехноСпарка»

Пожалуй, самым популярным и, в то же время, наиболее перспективным источником такой генерации является энергия солнца. По прогнозам Международного энергетического агентства, к 2050 году солнечные электростанции смогут производить до 25% мировой электроэнергии.

Многие эксперты уверены, что несмотря на богатство России углеводородами, в перспективе именно возобновляемые источники энергии, и в том числе солнечная генерация, способны стать доминирующими энергоресурсами. А с развитием технологий себестоимость такой генерации станет не просто низкой, а приносящей сверхприбыли.

Мировые масштабы производства солнечных панелей удваиваются каждые 3 года, себестоимость производства падает, что приводит к снижению цены. И если еще каких-то 15–20 лет назад солнечные панели казались чем-то непостижимым, то сегодня их установка на крышах частных домов уже не вызывает никакого удивления.

Те технологии, которые сейчас активно используются для производства солнечных панелей, специально разработаны, чтобы строить огромные солнечные электростанции на открытых пространствах, но не в самих городах. А значит, в цену электроэнергии включаются услуги сетевых компаний и плата за аренду участка земли для электростанции. Энтузиасты, устанавливающие солнечные панели на частные дома, сталкиваются с рядом трудностей. Традиционные солнечные панели, изготовленные из кристаллического кремния имеют ряд ограничений. В частности, такие панели много весят и довольно хрупки. А это значит, что далеко не на всякую крышу возможно установить кремниевые солнечные панели. Тут важен и материал, из которого изготовлена крыша, и ее конфигурация. Сам процесс установки также довольно трудоемок и дорог. Необходимо спроектировать и смонтировать специальный каркас, на который впоследствии будут закреплены солнечные панели. Поддерживающая конструкция зачастую весит вдвое больше самой панели, достигая 25 кг/м². Но даже если здание способно выдержать подобную нагрузку, сооружение вряд ли станет украшением дома и сможет гармонично вписаться в облик современного города.

Есть еще один существенный нюанс, о котором не принято широко говорить. Дело в том, что «состав» традиционной солнечной панели на 90% — это стекло, алюминий и кремний — высокоэнергоемкие материалы, производство которых оставляет «жирный» углеродный след. Согласитесь, есть некоторый диссонанс в том, что производство солнечных панелей для «зеленой» генерации, влияет на загрязнение атмосферы. Из-за этих особенностей традиционные кремниевые солнечные батареи не нашли широкого применения в городской среде.

Однако на сегодняшний день существуют технологии, которые способны помочь использовать безграничный солнечный ресурс в городах, сделав его массовым и доступным. Одно из таких решений — гибкие солнечные панели. Тонкие, легкие, практически незаметные, но при этом эффективные. В отличие от традиционных панелей, гибкие создаются на основе технологий тонкопленочной фотовольтаики, где вместо кристаллического кремния в качестве активного слоя используются микрокристаллические или аморфные материалы, нанесенные на гибкую подложку. Такие панели можно устанавливать практически на любую поверхность крыш и фасадов — их легко монтировать, а вес квадратного метра вместе с креплениями — не более трех килограмм. Толщина гибких солнечных модулей составляет около 2 мм, а это значит, что они практически не меняют архитектурный облик зданий и могут легко вписаться в панораму любого города.

Более того, гибкие солнечные панели способны стать частью кровельных материалов. К тому же, такие панели эффективнее работают в пасмурную погоду и в условиях частичного затенения. Тонкость гибких модулей позволяет их устанавливать на стены с низкой несущей способностью, например, из утепленных сэндвич-панелей. Вертикальный монтаж в некоторых регионах даже предпочтительнее. Например, в Якутии. В этом регионе солнца много, однако угол сияния низкий, а зимой преобладает отраженный (от снежного покрова) свет. К тому же, при вертикальной установке солнечные батареи не требуется очищать от снега.

Кроме того, полимерные пленки, на основе которых производят такие панели, изготавливаются из продуктов переработки нефти и газа, т.е. углерод в полимере «связывается» и не выбрасывается в атмосферу. А это значит, что производство такого продукта имеет не просто низкий углеродный след, а даже можно сказать — отрицательный.

Новая технология изготовления гибких солнечных панелей позволяет сделать генерацию солнечной энергии по-настоящему общедоступной. Для частных домохозяйств — это возможность не только полностью обеспечивать себя электричеством, но и отдавать излишки в сеть. В городах гибкие солнечные панели могут хорошо вписаться в концепцию комфортной городской среды. Такие панели могут быть использованы, скажем, в ЖКХ. За счет выработки солнечной энергии могут «питаться», например, кондиционеры.

«Необходимость использования солнечных панелей обосновывается не только экономией электроэнергии и уменьшением вреда окружающей среды, но и повышением общего индекса энергоэффективности и высокотехнологичности объекта, — поясняет директор „Проектного бюро 1642“ Андрей Хоменко. — И это уже обоснованные затраты с точки зрения внедрения наилучших доступных технологий. Экономический эффект может оказаться наиболее существенным при капитальных ремонтах фасадов зданий. В этом случае решаются сразу две задачи — утепление здания и экономия на электроэнергии, что в совокупности поможет быстрее окупить затраты на капремонт и впоследствии заметно экономить энергоресурсы».

Городские парки, скверы, детские площадки, различные локации или их элементы, по мнению специалистов, также могут быть переведены на солнечную энергию.

С развитием технологии производства гибких солнечных модулей границы их применения могут быть существенно расширены. Совершенно не обязательно устанавливать такие панели на фасад или крышу здания. Теперь «крышу», можно взять с собой, например, в поход, свернув ее в рулон. Это решает вопрос электроснабжения палаточных городков — больше не нужны огромные запасы топлива. Гибкие солнечные панели сами по себе могут служить тентами или навесами. «Солнечное покрывало» можно использовать и на полигонах ТБО, что, во-первых, защитит их от ветра и осадков, а значит не даст распространиться отходам и запаху по округе, а во-вторых, даст возможность вырабатывать электроэнергию и собирать свалочный газ.

Интеграция гибких солнечных панелей в кровлю и окна. Фото: Пресс-служба «ТехноСпарка»

Российская компании Solartek, которая входит в Группу «ТехноСпарк» из инвестиционной сети Фонда инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП), занимается разработкой и локализацией лучших технологий, существующих на сегодняшний день в сфере производства гибких тонкопленочных солнечных панелей и, в том числе, создает решения для солнечных крыш — гибкую черепицу, мягкие кровельные материалы, облицовочную плитку со встроенными тонкопленочными фотовольтаическими панелями. Уже в ближайший год компания Solartek в партнёрстве с Центром нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия запустит в Саранске первый в России завод по производству гибких солнечных панелей, которые будут выпускаться под маркой SteelSun. Завод будет производить солнечные ячейки и модули по технологии CIGS (диселенид галлия-индия-меди). Средний КПД таких модулей около 15%, они смогут работать также в условиях рассеянного света и частичного затемнения. Это станет первым в России производством по технологии некремниевой фотовольтаики.

«Мы рассчитываем на долгосрочный спрос на интегрированные солнечные крыши со стороны коммерческого сектора: именно бизнесу нужна дополнительная электроэнергия днем в рабочие часы, когда тарифы на нее наиболее высоки, — говорит руководитель Группы компаний Solartek Дмитрий Крахин. — Мы уже разработали решения по интеграции тонкопленочных солнечных панелей для наиболее популярных в России типов кровли — мягкой кровли, фальцевой, гибкой черепицы».

Развитие технологий, подобно тем, которые локализует российская компания Solartek, все больше будет подталкивать развитие «зеленой» генерации, а значит снижать зависимость от углеводородов не в отдаленном будущем, а уже в обозримом «завтра».