​Мы уже неоднократно писали о судьбе многострадального (без кавычек) проекта Института теплофизики СО РАН, связанного с производством полупрозрачных тонкопленочных фотоэлементов посредством плазменной технологии. Напомним, что этим проектом занимается лаборатория молекулярной кинетики. Причем, занимается достаточно давно. Еще каких-то шесть-семь лет назад разработчики были полны оптимизма, рассчитывая внедрить свое изобретение ближе к 2018. Сроки считались вполне реальными, однако дальше (как всегда) начались трудности с финансированием. Обращение к таким государственным корпорациям как Роснано и Росатом результатов не дало. Затем было сотрудничество с казахстанским Институтом плазмы, но и здесь ситуация зашла в тупик. Выяснилось, что казахстанские бюрократы (по словам одного из разработчиков) нисколько не лучше российских. У частных российских компаний также не было резону тратиться на отечественную разработку, поскольку у нас до сих пор считается, что гораздо дешевле приобрести готовую технологию за рубежом.

В общем, инновационная технология производства тонкопленочных фотоэлементов в нашей стране «не пошла». Немалую роль здесь сыграло и то обстоятельство, что на рынке фотоэлектрических систем возобладала продукция другого рода, массово использующаяся теперь при строительстве крупных солнечных электростанций. Тонкопленочные фотоэлементы слегка «отошли в сторону», поскольку им не нашлось применения в масштабных проектах, где внимание сосредоточено на эффективности, на высоком КПД солнечных панелей (у тонкопленочных фотоэлементов по этой части как раз есть недостаток). Возможно, указанная причина также принимается во внимание потенциальными инвесторами, делающими выбор в пользу производства стандартных солнечных панелей.

Однако у тонкопленочных элементов есть свои неоспоримые преимущества, дающие им возможность стать массовым продуктом благодаря спросу со стороны потребителей, не связанных напрямую с производством и продажей электроэнергии. То есть со стороны тех, кто использует «солнечное» электричество главным образом для собственных нужд. Это, кстати, весьма внушительная аудитория, способная совокупно превзойти объемы даже невероятно амбициозных инвестпроектов, поддерживаемых государством. Интересно, что указанный момент отчетливо осознавался еще лет пять назад, когда возобновляемую энергетику устойчиво ассоциировали с распределенной генерацией. Но с тех пор, как в разных странах стали осуществляться проекты строительства гигантских СЭС, возобновляемая энергетика стала все больше и больше включаться в систему централизованного электроснабжения. В таких системах тонкопленочные элементы не имеют никаких преимуществ, поэтому для них приходится подыскивать особые ниши. И все же, в совокупности, этот рынок может оказаться огромным, ибо, как становится ясным, солнечная генерация способна «прижиться» в самых неожиданных местах.

Одно из самых интересных и привлекательных направлений использования тонкопленочных фотоэлементов – совмещать их с прозрачными поверхностями различных строений. Например, монтировать их на оконных стеклах, на витринах, на различных навесных конструкциях, на поверхностях теплиц, парников, оранжерей и зимних садов. Будучи полупрозрачными, такие фотоэлементы пропускают часть солнечного света. В принципе, ими также можно полностью покрывать фасады домов, не портя при этом фактуры экстерьера.

В чем здесь выгода? Дело в том, что даже в обычной квартире есть освещенные стороны, требующие частичного затенения и рассеивания прямых лучей. Тонкопленочные фотоэлементы прекрасно справятся с указанной задачей, дав вам дополнительно небольшое количество электроэнергии. Полагаю, даже 100 – 150 Ватт, получаемых с одного окна, вполне достаточно для того, чтобы закрыть вопрос с электрическим освещением квартиры (для чего, правда, потребуются аккумуляторы и энергосберегающие лампы).  Этой же энергией можно воспользоваться для подзарядки смартфонов и ноутбуков. Стоит ли говорить, что такие «инновационные» покрытия окон способны стать намного привлекательнее обычных занавесок или жалюзи? Я вполне допускаю, что при налаженном производстве тонкопленочных фотоэлементов их применение будет массовым – достаточно лишь показать людям наглядные примеры. Можно даже наладить выпуск специальных полупрозрачных штор, генерирующих электричество.

Надо сказать, что полупрозрачные элементы позволяют весьма творчески применять принцип «два в одном», то есть когда ограждающие конструкции становятся «активными», выполняя работу по производству дополнительного продукта. Переоценить глобальное значение данного принципа невозможно. Только представьте, что миллионы окон в жилых и общественных зданиях стали вот такими солнечными мини-электростанциями. А ведь еще существуют крупные тепличные хозяйства – миллионы квадратных метров, также способных производить электроэнергию как дополнительный продукт. Как известно, в теплицах обычное пластиковое покрытие создает некоторые проблемы, поскольку в ясный солнечный день в ее верхней части возможны избыточно высокие температуры. К тому же, прямые солнечные лучи не самым лучшим образом сказываются на фотосинтезе. Нанесенные на пластик полупрозрачные фотоэлементы снижают интенсивность нагрева внутри теплицы и частично рассеивают солнечный свет. А полученное электричество может использоваться как для собственных нужд, так и для продажи.

Указанный эффект породил такое перспективное направление в современном хозяйстве, как агрофотовольтаика. Обычно считалось, будто солнечные панели вступают в противоборство с сельским хозяйством, конкурируя с ним за свободные открытые участки. Однако благодаря полупрозрачным фотоэлементам удалось не только снять данное противоречие, но и объединить фотовольтаику с выращиванием растений в очень продуктивном синтезе (о чем мы уже писали ранее). В этом году обнадеживающая информация пришла из Нидерландов, где сейчас реализуются сразу пять проектов в области агровольтаики. Самый крупный из них осуществляется недалеко от города Арнема, на голландско-немецкой границе. Речь идет о солнечной электростанции мощностью 2,67 МВт, расположенной прямо на плантации малины площадью 3,2 га. Как отмечается в публикации, для этих целей стандартные солнечные панели оказались непригодными. Поэтому специально для данного проекта были разработаны монокристаллические фотоэлементы, способные пропускать солнечный свет. В итоге установленное покрытие не только генерирует электричество, но также защищает растения от прямых солнечных лучей. То есть производитель получает сразу двойную выгоду (вот он принцип - «два в одном»).

Показательно, что подобный опыт с покрытиями из полупрозрачных фотоэлементов должен получить в Европе еще одно приложение. Так, в настоящее время рассматривается исследовательский проект, призванный оценить потенциал схожих полупрозрачных покрытий над крупными автострадами. Как известно, Европа покрыта густой сетью автомобильных дорог. Отсюда сама собой напрашивается мысль использовать эти пространства для выработки солнечной электроэнергии. Лучше всего для этих целей подходят как раз полупрозрачные солнечные элементы. По предварительным расчетам, покрыв автобаны такими покрытиями, Германия могла бы получить дополнительные мощности, равные девяти процентам от ее сегодняшнего потребления. И для этого совсем не пришлось бы занимать отдельные территории, что принципиально важно для густонаселенной страны.

Таким образом, фотоэлектрические системы могут получить второе дыхание в своем развитии. А значит, здесь в любом случае окажутся востребованными самые разные технологии, в том числе и те, над которыми работают ученые ИТ СО РАН. Тот факт, что их разработка не привлекла в нашей стране должного интереса со стороны участников рынка, вынуждает нас еще раз поставить вопрос о «правильности» проводимого у нас экономического курса. Почему западные компании делают заказы на разработку фотоэлементов с заданными параметрами, тогда как в нашей стране предпочитают закупать готовые технологии? На первый взгляд, вопрос звучит риторически, тем не менее, рано или поздно эта проблема должна вынудить наших разработчиков в корне поменять свою стратегию взаимодействия с властью и бизнесом. В отношении тонкопленочных фотоэлементов обстоятельства более-менее понятны: в данном рыночном сегменте необходимо «раскачать» спрос со стороны обычных потребителей (вместо того, чтобы стучаться в двери крупных компаний). Примером для подражания может стать, например, история с пластиковыми стеклопакетами.

Отметим, что преимущества упомянутой плазменной технологии в том, что она позволяет развернуть производство на маленьких площадях. По сути, те же производители пластиковых окон могут поставить отдельный цех по производству фотоэлементов, и в итоге – создать новую линейку инновационных продуктов. То есть окна, способные вырабатывать по 100-150 Ватт электроэнергии. При разумной цене такой продукт способен стать весьма популярным даже у пенсионеров. Главное, чтобы граждане пришли к четкому пониманию того, на что они смогут потратить «солнечное» электричество. Думаю, если разработчики предложат им набор интересных вариантов, спрос не заставит себя ждать.

Андрей Колосов

Источники

"Лайфхак" для солнечной энергетики
Академгородок (academcity.org), 19/08/2020

Похожие новости

  • 13/06/2019

    Особенности инноваций в отдельно взятой стране

    Я давно уже пришел к выводу, что в высказываниях высокопоставленных руководителей самым ценным является не то, о чем они говорят, а то, о чем они умалчивают. Совсем недавно на сайте ТАСС вышло любопытное интервью с главой государственной корпорации «Роснано» Анатолием Чубайсом.
    624
  • 11/12/2018

    Как ученым достучаться до власти?

    ​Академик РАН, научный руководитель Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН Сергей Алексеенко стал в этом году лауреатом международной премии «Глобальная энергия». Награда присуждается ему за подготовку теплофизических основ для создания современных энергетических и энергосберегающих технологий, которые позволяют проектировать экологически безопасные тепловые электростанции (за счет моделирования процессов горения газа, угля и жидкого топлива).
    1692
  • 27/09/2018

    «Академгородок 2.0»: в один МИК объединят пять центров исследований

    ​Ученые предлагают создать междисциплинарный исследовательский комплекс аэрогидродинамики, машиностроения и энергетики. Планируется, что он объединит пять современных исследовательских центров: аэродинамический; геофизической гидродинамики; перспективных энергетических технологий; высокоэнергетических технологий и новых материалов; физико-химических проблем горения и аэрозолей.
    2089
  • 13/10/2020

    Почему Энергопарк остается недостижимой мечтой? Часть 3

    ​Часть 1. Почему Энергопарк остается недостижимой мечтой? Часть 2. Грозит ли программе "Академгородок 2.0" "электрический шок"? В последние годы жители Новосибирска столкнулись с новой напастью: с наступлением тепла на город периодически накатывает волна тошнотворных запахов.
    320
  • 03/10/2018

    Академик Сергей Алексеенко: Энергетика – фундамент развития экономики государств

    2 октября Сергей Алексеенко, лауреат премии «Глобальная энергия» - 2018, академик РАН, заведующий лабораторией «Проблем тепломассопереноса» Института теплофизики СО РАН, прочел лекцию в МИСиС о тенденциях и перспективах развития энергетики в контексте теплофизических задач.
    1705
  • 29/08/2018

    В Новосибирске собираются построить аэродинамическую трубу для изучения обледенения самолетов

    ​Аэродинамическую трубу для изучения процессов обледенения при взлете и посадке самолетов планируется построить в новосибирском Академгородке, сообщил агентству "Интерфакс-Сибирь" научный руководитель Института теоретической и прикладной механики им.
    2148
  • 19/05/2020

    Мнение: Актуальные научные вызовы эпохи коронавируса

    Обрушившаяся на человеческое сообщество пандемия коронавируса и произошедшие в первые три месяца 2020 года глобальные изменения сложившегося образа жизни в ближайшее время станут (и уже стали) центром мировых дискуссий: философских, политических, исторических, экономических и гуманитарных.
    740
  • 04/12/2018

    В новосибирском Академгородке внедрили инновационную систему освещения улиц

    "Установка новой системы наружного освещения в Академгородке - хороший пример эффективного применения разработок новосибирских инновационных компаний для городского хозяйства", - считает мэр Анатолий Локоть, который оценил преимущества нового светового оборудования в ходе выездного совещания.
    2030
  • 27/08/2019

    Биосферный полигон

    ​В президентском Указе № 642 от 01.12. 2016 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» находим вот такую любопытную строчку: «В долгосрочной перспективе особую актуальность приобретают исследования в области понимания процессов, происходящих в обществе и природе, развития природоподобных технологий, человеко-машинных систем, управления климатом и экосистемами».
    518
  • 10/02/2017

    О судьбе инноваций в России

    На недавно прошедшем Гайдаровском форуме состоялась любопытная дискуссия главы "Сбербанка" Германа Грефа с главой "Роснано" Анатолием Чубайсом. Речь шла об инновациях. Глава "Роснано" играл роль оптимиста и выступал за альтернативную энергетику, уверяя своего собеседника в том, что в России это дело отчетливо пошло в рост и имеет прекрасные перспективы (не без участия корпорации "Роснано", разумеется).
    1715