Время Солнца

В последнее время я часто привожу слова бывшего министра нефти Саудовской Аравии шейха Ахмеда Амани, сказанные им еще в 2000 году: «Каменный век кончился не потому, что наступил дефицит камня. И нефтяной век кончится не потому, что наступит дефицит нефти».

Мысль, которую вкладывал шейх Амани в эту фразу еще полтора десятка лет назад, сегодня лежит на поверхности: из-за быстрого развития технологий альтернативной энергетики спрос и цены на традиционные энергоносители, прежде всего нефть, будут снижаться, а в перспективе всего нескольких десятков лет могут и вовсе сойти на нет.

Действительно, с 1954 года, когда Джеральд Пирсон с двумя сотрудниками в лаборатории компании Bell Telephone сделали первые солнечные батареи с коэффициентом полезного действия (КПД) 6%, в этой области удалось совершить грандиозный технологический скачок. Что, в свою очередь, дало возможность радикально снизить стоимость энергии, получаемой с помощью Солнца, открыв к ней доступ самому широкому кругу потребителей.

В 1974 году, когда вследствие мирового энергетического кризиса в США была запущена первая государственная программа по развитию земной солнечной энергетики (первые батареи предназначались для космических аппаратов), стоимость одного ватта электроэнергии, выработанной с помощью кремниевых систем, равнялась 100 долларам. Сейчас это всего 35–50 центов. Иными словами, номинальное снижение стоимости электричества, произведенного с помощью Солнца, упало в несколько сотен раз, вдобавок надо учесть девальвацию доллара за все эти годы. При этом КПД современных промышленных кремниевых батарей вырос до 18%, тогда как в лабораторных условиях удалось достичь показателя 24%. Таким образом, благодаря фундаментальному изменению стоимости с принципиальной точки зрения солнечная энергетика сегодня не имеет никаких практических альтернатив. К их числу, в частности, нельзя отнести термоядерную энергетику. Безусловно, идея электричества с помощью управляемого синтеза водорода, на изучение которой на токамаках было потрачено шесть десятилетий, будет реализована через 50–60 лет с огромной стоимостью. Создание Солнца на Земле путем взрыва водородной бомбы уже успешно реализовано, но нам такое Солнце не нужно. Создание же преобразователя солнечной энергии – это реальный путь развития энергетики при практически неистощимых запасах.

Сегодня наступил момент, когда солнечная энергетика действительно начинает экономически конкурировать с традиционной. Суммарная мощность солнечных батарей, установленных в мире в 2014 году, составила 47 ГВт, притом что всего десять лет назад этот показатель не превышал 1 ГВт. Совокупная же установленная мощность фотоэлектрических станций на полупроводниках на нашей планете выросла до 187 ГВт, что эквивалентно мощности всех электростанций в России (около 200 ГВт). Согласно прогнозам, к 2020 году она увеличится до 500–540 ГВт. Это грандиозные изменения, которые продолжают твориться на наших глазах.

Альтернативная рентабельность

Россия не может себе позволить игнорировать эту тенденцию – нам надо четко понять и усвоить слова министра энергетики Саудовской Аравии. Имея превосходные энергетические углеводородные запасы, страна должна быть безусловным лидером возобновляемой энергетики. Для этого у нас есть прекрасный научный потенциал, который необходимо использовать и развивать.

«Каменный век кончился не потому, что наступил дефицит камня. И нефтяной век кончится не потому, что наступит дефицит нефти». Смысл этого высказывания на поверхности: из-за быстрого развития технологий альтернативной энергетики спрос и цены на традиционные энергоносители, прежде всего нефть, будут снижаться, а в перспективе всего нескольких десятков лет могут и вовсе сойти на нет

Так, сегодня Россия по-прежнему сохраняет ведущие позиции в космической энергетике. Мы имеем огромные научные возможности и разработки в перспективной области создания многослойных полупроводниковых гетероструктур на основе алюминия, галлия и мышьяка, со временем они смогут реально конкурировать с кремнием. Рекордный КПД, которого удалось достичь в таких системах в Российском физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе, составляет 46%. В массовом производстве, если удастся решить комбинацию кремния и полупроводниковых гетероструктур, мы можем ожидать КПД на уровне 30%.

Передовыми научными разработками Россия обладает и в кремниевой энергетике, благодаря которым в будущем можно рассчитывать на заметное повышение КПД. Хотя по уровню развития земного (в отличие от космического) сегмента солнечной энергетики мы пока отстаем от ведущих стран – крупнейшая фотоэлектрическая станция мощностью 0,5 ГВт на нашей территории находится в Крыму и была построена еще до воссоединения полуострова с Россией. Конечно, строятся и новые солнечно-энергетические станции и парки. Однако пока это происходит в масштабах, несопоставимых не только с ведущими странами Европы и США, но даже с отдельными государствами БРИКС, такими как Индия и Китай, где приняты весьма амбициозные национальные программы по развитию солнечной энергетики.

Россия не может и не должна отставать. Сегодня нам по-настоящему необходимо на основе имеющихся исследований также развивать у себя солнечную энергетику – покупая солнечные батареи и строя мощные солнечные электростанции и одновременно с этим вкладывая достаточные средства в развитие тех направлений, где существует хороший научный потенциал.

Мы должны осознать, что создание таких мощных солнечных электростанций на основе кремния в сочетании с ветровой энергетикой может стать рентабельным уже в ближайшей перспективе. Притом что вторая часть новой энергетики, основанная на российских исследованиях и разработках, сможет давать ощутимую отдачу спустя заметное время.

Хочу повторить еще раз: реальной альтернативы солнечной энергетике для человечества нет. А Россия, чтобы и в будущем сохранить статус великой энергетической державы, обязана уже сегодня задействовать весь свой уникальный научный потенциал, чтобы занять в новой энергетической эре достойное место под Солнцем.