Электроэнергетика
Солнечная энергия
Почему солнечная энергия - будущее нашей планеты
Могут ли люди обеспечить энергией всю планету из пустыни? Мы изучаем эту идею и другие варианты - от солнечных панелей на крышах и агривольтаики до плавучих солнечных установок. Мы показываем, как на самом деле работает солнечная энергия, и изучаем новые материалы вроде перовскита, которые превращают окна в солнечные панели. Солнечная энергия теперь - самый дешёвый источник энергии в истории человечества, но всё ещё есть проблемы, которые нужно решить...
Скачать руководство4,6общий
Как оценивается это решение
- Влияние5 / 5Солнце - главный источник энергии Земли, а солнечная энергетика растёт быстрее всего.
- Скорость5 / 5Солнечные фермы проходят путь от разрешения до выработки энергии за месяцы и быстро масштабируются.
- Стоимость5 / 5Самое дешёвое электричество в истории - оно окупается само.
- Зрелость5 / 5Проверенная технология, выпускается массово и установлена почти во всех странах.
- Природа3 / 5Вред невелик, но для панелей нужны материалы, а большие солнечные фермы занимают место.
Руководство
Это иллюстрированный текст фильма. Руководство пока доступно только на английском - перевод на русский скоро появится.











Викторина
Вопрос 1 из 10
Что, как говорят, Архимед использовал против вторгшихся римских кораблей?
Счёт 0 / 10
Текст
Тысячелетиями человечество смотрело на солнце с трепетом, удивлением и прищуром. Ему поклонялись, по нему измеряли время, а ещё люди любят греться (и иногда обгорать) в его лучах.
Но что, если солнце может быть не только устройством для загара? Что, если оно сможет заменить ископаемое топливо и решить энергетические проблемы человечества?
Добро пожаловать в мир солнечной энергии!
Люди используют солнечное тепло с тех пор, как вообще заметили, что оно существует. Говорят, древнегреческий учёный Архимед направил кучу огромных зеркал, чтобы собрать эти чудесные золотые лучи в настолько горячий пучок, что он поджёг нападавшие римские корабли [1,2,3]. Наверное, солнечный ожог был знатный!
Но прошло ещё 2000 лет, прежде чем не менее умный француз по имени Эдмон Беккерель открыл, что с правильными материалами солнечный свет можно превращать в электричество [4,5,6].
А чуть позже, в 1954 году, его открытие привело к созданию первого кремниевого солнечного элемента [4,5,7,8] и возможности получать неограниченную, дешёвую и доступную всем энергию. Но как именно работают солнечные технологии?
Свет состоит из крошечных частиц - фотонов, и они несут энергию, которая движется со… ну, со скоростью света.
Каждую секунду фотоны, испущенные солнцем, врезаются в атмосферу Земли, океаны и континенты, создавая тепло, которое либо согревает планету… либо поджигает римские корабли, если у тебя под рукой есть куча огромных зеркал!
Но если они попадают в особый материал, который называется полупроводником, эти фотоны ведут себя как шары для боулинга, выбивая электроны из атомов, в которые врезаются [9,10]. Именно эти электроны и создают электричество. Вот на чём основан принцип работы солнечных панелей…
Но может ли эта технология правда утолить ненасытную человеческую жажду энергии?
Чтобы вырабатывать достаточно электричества для всех телевизоров, телефонов, соляриев и всего остального, что можно электрифицировать, понадобится больше 100 000 квадратных километров солнечных панелей [11], и это может звучать как много, но это всего 1,5 % площади пустыни Сахара [11].
Так почему же люди не питают мир от гигантской солнечной фермы в Сахаре?
Ну, как оказалось, пустыни - не самые гостеприимные места. Палящая жара и песок пустынных ветров могут снижать КПД солнечных панелей [12,13,14], а из-за удалённости Сахары их установка и обслуживание становятся непростой задачей [15,16], не говоря уже о необходимости передавать электричество по тысячам километров кабелей [17,18].
Теоретически эти технические сложности можно преодолеть, но куда серьёзнее оказываются сложные геополитические проблемы такого масштабного проекта [16,17,18], из-за которых гигантская солнечная ферма в Сахаре, снабжающая весь мир, вдруг выглядит не такой уж разумной идеей!
К счастью, солнечные фермы не обязаны стоять в пустыне. На самом деле солнечные панели можно установить почти где угодно, и панелей на половине всех крыш мира могло бы хватить, чтобы покрыть потребности человечества в электричестве [19,20,21].
Их также можно размещать рядом с посевами на фермах [22,23], чтобы одновременно производить две любимые человечеством вещи: еду и электричество.
Плавучие панели можно даже ставить на водохранилищах по всему миру [24,25], защищая их от испарения [26,27] и помогая людям получать достаточно воды, чтобы не пересохнуть во время долгих сеансов загара. На самом деле одной только площади водохранилищ хватило бы, чтобы обеспечить всё мировое потребление электричества [28,29,30].
Значит, солнечные панели вполне могут питать весь мир, но практично ли это?
Первая проблема очень знакома человечеству: сначала панели нужно изготовить. Для этого нужны ресурсы и энергия, а всё это имеет свою цену [31]. Например, кремний для солнечных элементов нужно добывать и обрабатывать, а это само по себе может вредить окружающей среде [32,33].
Возможно, главное препятствие для солнечной энергии можно свести к одному простому вопросу… Что происходит, когда солнце не светит?
Если ты хоть немного пожил на Земле, то, скорее всего, заметил, что примерно 12 из каждых 24 часов проходят в темноте. И, смотря где ты находишься, в некоторых местах куда темнее, чем в других [34,35].
Что ещё хуже, даже днём назойливые облака могут всё испортить, а это не очень удобно, если тебе нужен солнечный свет для выработки электричества [36]. Это значит, что солнечная энергия относится к так называемым непостоянным источникам энергии.
Поскольку спрос на электричество меняется в течение дня, солнечная энергия не всегда вырабатывает столько, сколько нужно: иногда её слишком много, а иногда недостаточно, чтобы покрыть спрос [37]. Поэтому избыток энергии нужно либо сохранять на потом, либо использовать другие источники, когда солнце не светит [38,39,40].
Сейчас люди ещё не придумали, как хранить достаточно солнечной энергии, чтобы надёжно снабжать ею весь мир, так что пока солнечная энергия не сможет питать планету в одиночку.
Но не бойся! Как древний Архимед и умница Беккерель, многие современные люди работают над технологическими решениями, и их усилия приносят плоды.
Материалы вроде перовскита могут повысить КПД солнечных панелей [41,42], сделать их экологичнее и менее требовательными к ресурсам, чем обычные кремниевые панели [43]. Перовскит можно даже наносить кистью, печатать или распылять на поверхности, включая стекло [41,44], превращая окна в солнечные панели [45].
Успехи в переработке ещё сильнее снижают потребность в добыче минералов [46,47], а цена солнечных панелей за последние 40 лет быстро упала более чем на 99 % [48-52], и солнечная энергия теперь делит первое место с ветровой в большой гонке за самый дешёвый источник энергии в истории человечества [53,54]. А если люди любят что-то больше электричества, еды или загара, так это выгодную цену!
Но как насчёт идеи Архимеда собрать солнечную энергию в одной точке? Можно ли так получать электричество? Ну да. Солнечные электростанции с концентраторами уже существуют и работают так: огромные зеркала фокусируют свет, чтобы нагреть расплавленную соль; это тепло затем вырабатывает электричество. Но из-за стремительного падения цен массивы солнечных панелей теперь вырабатывают электричество примерно втрое дешевле солнечных электростанций с концентраторами [54].
Похоже, солнечные панели - это путь вперёд. На самом деле сейчас они настолько дешёвые, что их мировая мощность примерно удваивается каждые три года [55] и к 2050 году они могут давать больше половины мирового электричества [56,57,58].
Но смогут ли они правда заменить ископаемое топливо и спасти планету? Ну, наверное, не в одиночку... Но вместе с другими источниками энергии (и системой накопления энергии в пару) солнечные панели могут помочь человечеству избавиться от зависимости от ископаемого топлива и создать будущее, которое сияет ярче, чем когда-либо!
Экспертные консультанты
2
Хотим поблагодарить
Prof. Alastair Buckley
Университет Шеффилда
Факультет математических и физических наук
Dr. Dan Lamb
Университет Суонси
Центр MOCVD оксидов и халькогенидов, CISM
Другие видео
Ссылки: 35
Эти ресурсы не связаны с нами. Все ссылки здесь ведут на материалы на английском.
Общий обзор - Как работают солнечные панели
Общий обзор - Как работают солнечные панели — Внутри полупроводника - PN-переходы и физика
Общий обзор - Как работают солнечные панели — Системы солнечных панелей - массивы, фермы и электросеть
Общий обзор - Как работают солнечные панели — Переработка и воздействие
Будущее солнечной энергии - Перовскитные тандемы и КПД — Подробности о пределах возможностей кремниевых элементов и возможностях перовскита
Будущее солнечной энергии - Перовскитные тандемы и КПД — Обзор недавних прорывов в отрасли
Будущее солнечной энергии - Стоимость, масштаб и распространение в мире
Будущее солнечной энергии - Стоимость, масштаб и распространение в мире — Примеры перехода к будущему на 100 % возобновляемых источниках энергии (в сочетании с ветром и батареями)
Будущее солнечной энергии - Стоимость, масштаб и распространение в мире — Прогнозы аналитических центров
География и применение — Солнечная энергия в пустыне Сахара
География и применение — Плавучие солнечные фермы
География и применение — Агровольтаика
География и применение — Глобальные возможности для ферм, плавучих и гибридных систем
География и применение — Гибридное отопление и руководство для домовладельцев
Стоит ли тебе переходить на солнечную энергию? Очень полезное руководство для новичков по солнечной энергии для домаExploring Alternatives (US)
Солнечные панели 10 лет спустя - что мне хотелось бы знать.Two Bit da Vinci
Солнечная фотоэлектрическая панель, которая даёт твоему дому электричество И тепло!Just Have a Think
Дополнительные материалы
Ссылки: 32
Эти ресурсы не связаны с нами. Все ссылки здесь ведут на материалы на английском.
История
- Первый пригодный для практического применения кремниевый солнечный элемент - American Physical Society
- Краткая история солнечных панелей - Smithsonian
- Изобретение солнечного элемента - Popular Science
Как это работает
- Фотоэлектрические системы и электричество - U.S. Energy Information Administration
- Почему солнечные панели хуже работают в жару? - World Economic Forum
- Солнечная энергия - MIT Climate Portal
Солнечная энергия Сахары
- Может ли огромный солнечный массив в Сахаре удовлетворить наши потребности в энергии? - CORDIS European Commission
- Больше, чем просто чистая энергия: ветер и солнце в Сахаре могут увеличить количество осадков в Сахеле - UNEP
- В гонке за чистой энергией Европа обращается к Северной Африке - Yale E360
- Реально ли покрыть пустыню Сахара солнечными панелями для выработки электричества? - Jingsun Power
Агровольтаика
- Агровольтаика: солнечные панели и сельское хозяйство - выигрыш для всех - Statkraft
- Агровольтаика: совместное размещение солнечных установок и сельского хозяйства - US Department of Energy
Плавучие солнечные панели
Кривая утки
Переработка солнечных элементов
- Инновации и тенденции в переработке солнечных панелей - RecyclingInside
- Переработка: жизнь солнечной панели после смерти - GreenMatch
- Больше, чем переработка: как сократить отходы от солнечных модулей ещё до их производства - Department of Energy
Накопление энергии
- Накопление энергии важно для создания доступных, надёжных и глубоко декарбонизированных энергосистем - MIT News
- Батареи в комплекте - гибридные электростанции - Berkeley Lab
- Переход на возобновляемые источники энергии: трудности и возможности - Institute of Energy and the Environment
Будущие солнечные технологии
- «Чудо-материал» перовскит преодолел порог КПД солнечных панелей - The Independent
- Воздействие перовскитных солнечных панелей на окружающую среду - PV Magazine International
- Презентация - Работа солнечных панелей и новые технологии в регионах северных широт - US Department of Energy
- Перовскитные солнечные элементы против кремниевых солнечных элементов - Ossila
- Перовскитные солнечные элементы: подробное руководство - Solar Magazine
Энергетический переход
- Ожидается, что к 2050 году солнечная энергия будет доминировать в выработке электричества - даже без более амбициозной климатической политики - The Conversation
- Чистая электроэнергия - Ember
- Солнечная энергия теперь - «самое дешёвое электричество в истории», подтверждает IEA - Carbon Brief
- В 2020 году возобновляемые источники энергии были самым дешёвым источником энергии в мире - World Economic Forum
- Будущее чистой энергии наступает быстрее, чем ты думаешь - The New York Times
- Рост солнечной энергетики - Octopus Energy
Источники
Ссылки: 65
Все ссылки здесь ведут на материалы на английском.
- [1] Осада Сиракуз (214-212 гг. до н. э.) | Значение, описание и Архимед | Britannica
- [2] Архимед - Что он сделал, кроме крика «Эврика»? (Доступно на Archive.org)
- [3] Воссоздание древнего луча смерти | The New York Times
- [4] Первый пригодный для практического применения кремниевый солнечный элемент | American Physical Society
- [5] Краткая история солнечных панелей | Smithsonian Magazine
- [6] Научная работа Беккереля 1839 года - Действие излучения на металлические пластины | Academy of Sciences Weekly Reports
- [7] Изобретение солнечного элемента | Popular Science (Отрывок из Let It Shine – The 6,000-Year Story of Solar Energy)
- [8] Подробный разбор документа: патент на первый пригодный для практического применения солнечный элемент | Smithsonian Magazine
- [9] Фотовольтаика и электричество | U.S. Energy Information Administration
- [10] Справочник по фотовольтаике и инженерии | Wiley Online Library
- [11] Мы могли бы снабжать энергией весь мир, используя солнечную энергию с 1 % Сахары | Forbes (см. Примечания*)
- [12] Влияние технологий фотоэлектрических элементов и повышенной температуры на работу фотоэлектрических систем | Ain Shams Engineering Journal
- [13] Удары частиц песка по нормали к стеклянным поверхностям солнечных панелей | Tribology International
- [14] Очень жаркая погода может мешать работе солнечных панелей, говорят эксперты | World Economic Forum
- [15] Может ли гигантская солнечная электростанция в Сахаре удовлетворить наши потребности в энергии? | CORDIS European Commission
- [16] Не только чистая энергия: ветер и солнце в Сахаре могут увеличить количество осадков в Сахеле | UNEP
- [17] В гонке за чистой энергией Европа обращается к Северной Африке | Yale E360
- [18] (Почему) Desertec потерпел неудачу? Промежуточный анализ крупного проекта инфраструктуры возобновляемых источников энергии | Local Environment
- [19] Глобальная пространственно-временная оценка потенциала крышной солнечной фотовольтаики для производства возобновляемой электроэнергии | Nature Communications (см. Примечания*)
- [20] Сельхозугодья и крыши: недоиспользованный мировой потенциал солнечной фотовольтаики | Environmental Research Letters (см. Примечания*)
- [21] Моделирование мирового потенциала фотовольтаики на суше и его чувствительности к изменению климата | Environmental Research Letters (см. Примечания*)
- [22] Агрофотовольтаика: солнечные панели и сельское хозяйство - выигрыш для всех | Statkraft
- [23] Агрофотовольтаика: совместное размещение солнечных установок и сельского хозяйства | US Department of Energy
- [24] Плавучая фотовольтаика: набирает популярность в Европе | Intersolar Europe
- [25] Где солнце встречается с водой: отчёт о рынке плавучей солнечной энергетики | ESMAP
- [26] Расцвет плавучей солнечной энергетики - технологии, преимущества и проблемы | Proceedings of the World Conference on Floating Solutions 2019
- [27] Плавучие солнечные ФЭ-системы для снижения испарения в регионах с нехваткой воды и питания водяных насосов: пример Иордании | Energy Conversion and Management
- [28] Производство энергии и экономия воды от плавучих солнечных фотоэлектрических систем на мировых водохранилищах | Nature Sustainability (Цитируется в Плавучие солнечные панели на водохранилищах могли бы обеспечить энергией треть мира, показало исследование | The Independent) (см. Примечания*)
- [29] Сочетание плавучих солнечных фотоэлектрических электростанций и гидроэнергетических водохранилищ | Energy Procedia (см. Примечания*)
- [30] Состояние и потенциал плавучих ФЭ-систем в мире | Progress in Energy (см. Примечания*)
- [31] Воздействие производства электроэнергии солнечными ФЭ-системами на окружающую среду - критическое сравнение вариантов энергоснабжения | 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference | UN CTNC
- [32] Влияние добычи кремнезёма на окружающую среду | Journal of Geography and Regional Planning
- [33] Воздействие солнечных фотоэлектрических систем на окружающую среду: критический обзор последних достижений и будущие перспективы | Science of The Total Environment
- [34] Пространственная оценка потенциала солнечной энергии в глобальном масштабе. Географический подход | Journal of Cleaner Production
- [35] Непостоянство производства солнечной энергии и агрегация | Nature
- [36] Пространственно-временная изменчивость климатических факторов и непостоянное производство электроэнергии из возобновляемых источников - обзор | Renewable and Sustainable Energy Reviews
- [37] Десять лет анализа утиной кривой: как открытие NREL в 2008 году помогает сегодня увеличить долю солнечной энергии в электросети | NLR (NREL) (архив)
- [38] Накопление энергии важно для создания доступных, надёжных, глубоко декарбонизированных энергосистем | MIT News
- [39] Обзор взаимодополняемости возобновляемых источников энергии | Solar Energy
- [40] ГАЭС и гибридная система взаимодополняющей выработки ветровой и солнечной энергии | Applied Energy
- [41] Введение: почему перовскит и перовскитные солнечные элементы? | Prevoskite Photovoltaics
- [42] Тандемы способны на многое | Science (в «Чудо-материал» перовскит преодолел порог КПД солнечных панелей | The Independent)
- [43] Новые данные об экологических показателях тандемных солнечных элементов из перовскита на кремнии | Sustainable Energy & Fuels | RSC (в Воздействие перовскитных ФЭ-систем на окружающую среду | PV magazine International)
- [44] Перовскитные технологии для солнечной энергетики | Encyclopedia of Sustainable Technologies (2nd Edition)
- [45] Новые умные окна темнеют на солнце - и одновременно вырабатывают электричество | Science | AAAS
- [46] Обзор переработки солнечных модулей/панелей | Solar Energy Materials and Solar Cells
- [47] Технологические достижения в переработке солнечных ФЭ-модулей: обзор | Minerals
- [48] Технологические инновации позволяют недорого смягчать изменение климата | Energy Research & Social Science (в Ископаемое топливо «устаревает» на фоне резкого падения цен на солнечные панели | The Independent)
- [49] Цены на солнечные панели падали примерно на 20 % при каждом удвоении мировых мощностей | Our World in Data (см. Примечания*)
- [50] Почему возобновляемые источники энергии так быстро стали такими дешёвыми? | Our World in Data (см. Примечания*)
- [51] Цены на солнечные (фотоэлектрические) панели | Our World in Data (см. Примечания*)
- [52] Обзор мирового рынка фотоэлектрических систем за 3-й квартал 2024 года | BloombergNEF (см. Примечания*)
- [53] World Energy Outlook 2024 - Анализ | IEA
- [54] Стоимость производства электроэнергии из возобновляемых источников в 2023 году | IRENA (см. Примечания*)
- [55] Global Market Outlook For Solar Power 2022-2026 | Solar Power Europe (архив)
- [56] Недорогая электроэнергия из возобновляемых источников как главный двигатель глобального перехода к устойчивой энергетике | Energy
- [57] Движущая сила перехода на солнечную энергию | Nature Communications (в UCL News | University College London)
- [58] Солнечная энергия может дать половину мировой электроэнергии к 2050 году | Bloomberg
Примечания
5
Оценка площади пустыни, необходимой для обеспечения мира энергией с помощью солнечной фермы в Сахаре
Статья, на которую ссылается этот источник, возникла из обсуждения на платформе обмена знаниями Quora, поэтому она не проходила формальное рецензирование и не публиковалась в научном журнале или отчёте. Однако её широко цитировали, упоминали и перепечатывали Forbes и New York Times, а автор отмечает её как первый случай, когда было предложено решение мировых энергетических потребностей с помощью солнечной энергии и рассмотрены осуществимость, практичность и расчёты для «решения для Сахары». Автор - академический и отраслевой эксперт - подробно критиковал и защищал эту идею, а коллеги из науки и отрасли неформально её поддержали. Части предложения и подтверждающие расчёты можно считать гипотетическими, приблизительными расчётами «на салфетке» или основой для реальных сценариев решений, и они обсуждаются в обоих этих контекстах, но здесь служат наглядной оценкой.
Прежде всего, оценка основана на общем потреблении энергии и предполагает полную электрификацию всех видов её использования, включая отопление, транспорт и промышленные процессы. Возможности прямой электрификации этих сфер различны, а в некоторых случаях она непрактична или невозможна (хотя некоторые из них можно было бы обеспечить зелёным водородом, полученным электролизом на солнечной энергии). Сводная оценка, составленная ИИ, предполагает, что примерно 60-70 % мирового спроса на энергию можно реально электрифицировать с помощью современных технологий и технологий ближайшего будущего, опираясь на отраслевые данные McKinsey, IRENA и глобальные энергетические прогнозы IEA A,B,C, при том что практические трудности существуют. Площадь солнечных электростанций в Сахаре, необходимая для обеспечения нынешнего мирового спроса на электричество, была бы гораздо меньше.
Расчётная потребность в 1,2 % площади пустыни Сахара была скорректирована до 1,5 %, чтобы учесть недавний рост мирового спроса на энергию (примерно 19,6 ТВт по состоянию на 2023 год D,E).
Глобальный потенциал солнечных панелей на крышах
Несколько работ смоделировали мировой потенциал солнечных фотоэлектрических систем (ФЭС) на крышах, но получили разные результаты. В одной работе [19] подсчитано, что вся подходящая для крышных ФЭС площадь может вырабатывать 27 ПВт·ч в год, превышая мировой спрос на электричество в 2018 году. Из-за географических и сезонных различий в солнечном свете и, следовательно, потенциале ФЭС вклад площади крыш каждого региона в этот общий потенциал неравномерен, то есть потенциал одного региона может быть значительно ниже регионального спроса, тогда как потенциал другого может превышать спрос и непропорционально пополнять мировое предложение. Авторы подсчитали, что для покрытия суммарного годового мирового спроса на электричество по всем регионам понадобится минимум 50 % мировой площади крыш.
К 2023 году мировой спрос на электричество вырос почти до 30 ПВт·ч F, превысив прежний мировой потенциал крышных ФЭС, указанный в [19]. Общий спрос на энергию (включая отопление, транспорт и промышленные процессы, а также электричество) тем временем составлял примерно 172 ПВт·ч D,E. В другой работе [20] отмечаются несоответствия в методологии [19] и подсчитано, что мировой потенциал крышных ФЭС может составлять около 30,5 ТВт максимально возможной установленной мощности, что соответствует более чем 267 ПВт·ч в год и намного превышает даже весь наш спрос на энергию. В третьей работе [21] предполагается, что к 2050 году мировой потенциал крышных ФЭС достигнет 175 ТВт·ч в год, но он может меняться в зависимости от разных текущих сценариев выбросов. Этот прогноз предполагает расширение площади крыш, чтобы общая площадь ФЭС стала значительно больше, чем сейчас указано в [19]. Учитывая эти выводы и их методологии, мы осторожно заключаем, что всего половины крыш в мире может хватить для покрытия потребностей человечества в электричестве.
Глобальный потенциал плавучих солнечных панелей на водохранилищах
В одной статье [28] потенциальная выработка энергии при покрытии плавучими фотоэлектрическими системами (FPV) максимум 30 % площади поверхности всех водохранилищ мира (556 111 км2 в 114 555 водохранилищах) оценивается в 9 434 ТВт·ч в год. Это консервативная оценка, основанная на ограниченном покрытии поверхности FPV (30 %) из-за технических и экологических ограничений. Другая статья [29] также сообщает, что 25 % площади поверхности мировых водохранилищ могут производить 8 000 ТВт·ч год-1. Согласно прогнозам МЭА G, это составляет как минимум четверть мирового спроса на электричество в обозримом будущем (почти треть спроса по состоянию на конец 2023 года F), а мощность может вырасти ещё больше по мере строительства новых водохранилищ.
Однако более свежая статья [30] выделяет достижения в технологии солнечных панелей, не учтённые в предыдущих исследованиях, включая системы слежения за солнцем и двусторонние солнечные панели: «Хотя трекеры могут повысить требования к плавучести и креплению системы и увеличить её общую стоимость, их заметный прирост выработки по сравнению с системами с фиксированным наклоном, развитие технологий и снижение цен, вероятно, сделают их более распространёнными в ближайшие годы». Чтобы понять, как эти новые технологии могли бы работать по всему миру, авторы «проанализировали потенциал установленной мощности и выработки энергии разных конфигураций FPV, включая установки с фиксированным наклоном под разными углами, разные способы слежения, а также разные типы панелей (односторонние и двусторонние) на 249 717 внутренних водохранилищах (как искусственных, так и природных) по всему миру общей площадью 222 623 км2 -примерно в четыре раза больше тех, что рассматривались в» [28]. С этими обновлениями авторы находят общую мощность FPV до 22 ТВтп (пиковая мощность), которая могла бы покрыть весь мировой спрос на электричество.
- A Global Energy Perspective 2023: прогноз электрификации промышленности | McKinsey
- B Global Energy Transformation: A Roadmap to 2050 | IRENA
- C Прогноз развития электрического транспорта - Global EV Outlook 2024 - Анализ | IEA
- D Потребление первичной энергии по регионам мира | Our World in Data
- E Статистика мирового потребления энергии | Enerdata
- F World Energy Outlook 2023 - Анализ | IEA
- G Краткое резюме - Electricity Mid-Year Update - July 2024 - Анализ | IEA
Текущие цены на солнечные фотоэлектрические модули
Our World in Data [51] собирает данные из нескольких источников, включая IRENA 2024 H. Как сказано на веб-странице, IRENA приводит цены на солнечные фотоэлектрические модули разных технологий. Данные с IV квартала 2013 года - это среднегодовая цена технологий «тонкоплёночные a-Si/u-Si» или Global Price Index как ориентир для всех солнечных технологий, достигнувшая мировой цены 0,31 долл./Вт в 2023 году. Другие источники I,J,K используют в качестве основного ориентира наиболее распространённые или односторонние монокристаллические панели, цены на которые упали ещё ниже:
В январе 2024 года цена тонкоплёночных модулей a-Si/u-Si, продаваемых в Европе, упала до ~0,16 долл./Вт H. В апреле 2024 года мировая спотовая цена односторонних монокристаллических модулей составила 0,11 долл./Вт I. В ноябре 2024 года цены на доминирующие на рынке монокристаллические панели PERC и технологии следующего поколения c-Si TOPCon достигли 0,087 долл./Вт, 0,1 долл./Вт и 0,29 долл./Вт в Китае, Европе и США соответственно J,K †.
†Экспортные цены на мировых рынках обычно выше, чем в Китае, из-за логистики, тарифов и региональных рыночных факторов, прежде всего международных коммерческих условий (FOB для китайского экспорта и DDP для США и Европы J).
Bloomberg [52] сообщает, что средняя мировая цена модулей упала до 0,096 долл./Вт. По сравнению со средней мировой ценой модулей 19,48 долл./Вт в 1984 году [51], за 40 лет цены на модули снизились более чем на 99 %.
Для сравнения, средняя цена модулей в США к I кварталу 2024 года упала до 0,29 долл./Вт I. С 1989 года это снижение на 96 % за 35 лет L,M. Более высокие цены в США сохраняются из-за тарифов на китайские модули и других факторов импорта I.
- H Стоимость производства электроэнергии из возобновляемых источников в 2023 году | IRENA
- I Spring 2024 Solar Industry Update | NLR (NREL)
- J OPIS Solar Weekly | Solar Panel Materials Pricing | OPIS в Цены на солнечные модули в мире остаются стабильными или немного снижаются, пока рынки переваривают новости о выборах в США и изменениях политики | PV Magazine International
- K Цены на солнечные модули PERC и TOPCon | PV Magazine International
- L Annual Energy Review 2012 | U.S. Energy Information Administration
- M Калькулятор инфляции CPI
Сравнение LCOE солнечных фотоэлектрических систем и концентрированной солнечной энергии
В докладе IRENA «Стоимость производства электроэнергии из возобновляемых источников 2023» говорится, что средневзвешенная мировая нормированная стоимость электроэнергии (LCOE) солнечной фотоэлектрики составляла 0,044 долл. США/кВт·ч. С 2010 по 2023 год средневзвешенная мировая LCOE CSP-станций упала на 70 %, с 0,393 долл./кВт·ч до 0,117 долл./кВт·ч. Поэтому в 2023 году LCOE солнечной фотоэлектрики для крупных электростанций составляла чуть больше трети от показателя CSP. Однако стоимость солнечной фотоэлектрики продолжает снижаться. С 2021 по 2023 год в каждом году вводилась в эксплуатацию лишь одна CSP-станция, поэтому эти годы не обязательно отражают обычную картину. Поскольку внедрение CSP замедлилось, а конкуренция с солнечной фотоэлектрикой сильна, возможно, это были передовые, очень хорошо оптимизированные проекты, призванные показать конкурентоспособность. Поэтому указанная средняя LCOE может быть ниже той, что наблюдалась бы в году с более типичным или разнообразным вводом CSP-проектов.











































