Солнечные батареи: все за и против

Индия планирует к 2025 году обеспечить как минимум четверть энергопотребностей железных дорог с помощью солнечной энергии. Сейчас индийские поезда, довольно востребованные местными жителями, сжигают в год около 2,6 млрд тонн дизельного топлива, одного из самых грязных в мире. Эти цифры и пытаются сократить проектом внедрения солнечных панелей. Их будут устанавливать на крышах вагонов и вокзалов. От Солнца «зарядку» получат только системы освещения и кондиционирования, с движением самого состава им помогут аккумуляторы. Индийских коллег опередили в Австралии. Там уже запустили поезд, который полностью работает на солнечной энергии. Компания Byron Bay Railroad для эксперимента переоборудовала двухэтажный пассажирский поезд 1949 года, добавив к нему на крышу изогнутые солнечные батареи. Они гарантируют спокойную поездку туда и обратно даже в облачную погоду. Поезд курсирует по восточному побережью Австралии между центром города Байрон-Бей и пляжем, пользуются им туристы, серфингисты и дайверы, но в австралийском ж/д парке этот «солнечный» экземпляр пока одинок.

В Бельгии и Швейцарии солнечные панели установлены на крышах тоннелей и вмонтированы в шумозащитное ограждение трасс. Французские власти пытались даже построить километровую дорогу, покрытую солнечными пластинами. Трасса должна была вырабатывать 150 000 кВт/ч электричества в год, но вырабатывала только 40 000 кВт/ч, а потом вообще сломалась, была признана провальной и снесена. Велосипедная дорожка SolaRoad из солнечных батарей в Нидерландах оказалась чуть-чуть успешнее и даже выдала за месяц электроэнергии примерно на жизнь одной семьи. Но ее настигли те же проблемы, что и французскую трассу: покрытие под колесами быстро поломалось, а грязь мешала солнечному воздействию. В России РЖД работают над тем, чтобы расположить солнечные батареи вдоль железных дорог и тем самым решить вопрос с электрификацией железнодорожного полотна в труднодоступных районах.

Китайский производитель солнечных батарей Hanergy выпускает автомобили разной комплектации, работающие от тонкопленочных солнечных батарей, расположенных на крыше, капоте, дверях и вместо заднего стекла машин. Длительных поездок за город они пока не могут гарантировать, но вполне прокатят владельца по маршруту дом-работа-кафе-дом. Создатели нидерландского стартапа Lightyear уверяют, что за счет постоянной подпитки от Солнца на дорогах их автомобиль способен проехать 725 км на одной зарядке. Не думайте, что в этих проектах машины «питаются» только от солнца. В них стоят и обычные литий-ионные аккумуляторы, которые можно заряжать традиционным для электрокаров способом – от розетки.

Швейцарская компания Solar Impulsе запатентовала проект самолета, который способен, по словам создателей, летать неограниченно долго. Солнечные батареи заряжают аккумулятор в течение дня, чтобы тот продолжал работать ночью. Таким образом, самолет может работать без посадок вообще. Первый полет в 2010 году длился 26 часов, что стало рекордом для летательных аппаратов на солнечных батареях. В 2016 году второй самолет фирмы отправился в кругосветку из Абу-Даби, совершил 17 перелетов и вернулся в аэропорт отбытия через три месяца. Для Solar Impulsе эти успехи – не предел. Компания собирается запустить в стратосферу спутник, работающий на солнечных батареях, чтобы он мог раздавать Интернет годами без необходимости подзарядки или посадки.

Саудовская Аравия, крупный поставщик нефти, в 2018 году приняла программу социально-экономической модернизации Vision 2030: в стране построят солнечную электростанцию мощностью 200 ГВт, по объему примерно равную двум сотням блоков атомной электростанции. От атомной промышленности саудиты отказались после аварии на японской «Фукусиме-1» в 2011 году. И для солнечного Эр-Рияда вряд ли мог бы найтись выбор лучше. Другое дело – Подмосковье. Для того чтобы обеспечить энергией домик в Подмосковье, потенциальному эко-френдли домовладельцу придется обклеить солнечными панелями всю крышу, установить их вертикально во дворе и каждую неделю чистить от загрязнений. Добавьте сюда стоимость покупки, установки, будущую утилизацию и низкую эффективность зимой… В Москве и Подмосковье солнечные батареи зимой будут работать примерно в восемь раз хуже, чем летом. Но в тех регионах, где зима бывает солнечной, даже низкие температуры для энергии от звезды – не проблема. Так, например, в Якутии недалеко от российского полюса холода расположена Батагайская солнечная электростанция, которая занесена в Книгу рекордов Гиннесса как самая северная солнечная электростанция в мире. Больше 3000 монокристаллических панелей разместились на площади примерно в 4 га. Их изготовили китайские поставщики специально с расчетом на холода: панели без проблем выдержат даже -50°C. Солнце работает в паре с дизель-генераторной электростанцией, которая страхует звезду на случай пасмурных дней или полярной ночи, в которую панели не работают.

Чистка панелей солнечной электростанции в поселке Батамай. rao-esv.ru

Блестящим гаджетам важен придирчивый показатель инсоляции – объем солнечного света в регионе. В Санкт-Петербурге, где зимой солнце светит суммарно пару часов в месяц, панели эффективны только летом. В целом же для России солнечная энергетика – перспективное и доступное направление. Показатели инсоляции в Москве лучше, чем в Берлине, а Бурятия обгоняет даже Рим. В России уже работают свыше 50 солнечных электростанций в Башкирии, в Крыму, на Алтае. Группа компаний «Хевел» управляет Майминской СЭС в Сибирском федеральном округе даже дистанционно, то есть регулирует мощность установленных там солнечных батарей онлайн.

Солнечная энергия считается экологически чистой, безопасной и перспективной. Но у нее есть и недостатки, главный из которых – нестабильность. Когда приезжаешь на юг, утром в душе можно обнаружить, что горячей воды нет. Хозяева гостиницы в таком случае разводят руками: «Солнечные батареи не успели нагреть». Комфортный мир будущего – это точно не мир с горячей водой только с трех до пяти. Кроме того, свинец, хлор и кадмий в составе солнечных батарей требуют особенной утилизации. И если Япония и ЕС готовы полноценно решать эту проблему на государственном уровне, то в Индии и Китае, например, элементы просто сжигают, провоцируя выброс ядовитых веществ в атмосферу. В исследовании некоммерческой организации Environmental Progress утверждается, что солнечные батареи создают в 300 раз больше токсичных отходов на единицу энергии, чем атомная энергетика. Правда, солнечные батареи, в отличие от блоков АЭС, не могут взорваться с пагубными для человека и окружающей среды последствиями.

Есть вероятность, что, перейдя полностью на солнечную энергию, человечество невольно уменьшит альбедо, отражательную способность атмосферы Земли, а это потенциально приведет к глобальному потеплению. Команда исследователей Американской ассоциации содействия развитию науки опубликовала в журнале Science результаты компьютерного эксперимента по «строительству» солнечных батарей в Сахаре. Они повысили бы температуру в регионе чуть больше, чем на 1°С. Но есть и плюсы – согласно результатам, строительство солнечных панелей в Сахаре увеличило бы количество осадков в регионе. Пока контракты со звездой подписаны у небольшого процента стран, так что о глобальном изменении климата можно не беспокоиться. Чаще всего солнечные электростанции только поддерживают своих более мощных коллег, выступая маленькими и безвредными помощниками.