Солнечные батареи – альтернативный источник энергии, они выполняют две важные задачи: сокращение расходов на топливо и сохранение мировой экологии. Солнечные панели российского производства в разы дешевле импортных конкурентов, однако, оправдывают ли они свою стоимость на практике?
Энергия солнца
Старт роста продаж батарей, работающих на солнечной энергии, принято отсчитывать с начала 1990 годов. Количество используемой с того периода солнечной энергии в стране возросло в разы. И, тем не менее, на сегодняшний день ее доля составляет не более 5 %. Основной рынок приходится на такие возобновляемые источники как:
- гидроэлектростанции,
- геотермальные сооружения,
- ветряные электростанции.
Они не дешевые, но крайне эффективные. Лидером же среди них являются гидроэлектростанции. Однако использовать энергию водной стихии можно не везде. Применение солнечных панелей необходимо там, где другие источники не слишком эффективны: заряд небольших аккумуляторов, подача электричества для умеренного света, обеспечение вентиляции.
И если раньше солнечные батареи первично служили для обслуживания бытовых приборов, потому что совершенно не подходили для промышленного производства, сегодня все иначе. Они обрели популярность в следующих областях:
- промышленные предприятия,
- малый и средний бизнес,
- частный сектор,
- коммунальное обслуживание для освещения города.
Помимо всего, солнечные батареи также используются как дополнительный источник питания для двигателей самолетов, яхт и космической техники.
Специфика солнечных панелей
Основная особенность панелей заключается в их неиссякаемости. Израсходовать ресурс солнца таким способом практически невозможно. И, даже если люди придумают, как брать из него энергию иным методом, то солнечной энергии хватит на несколько миллиардов лет – исследования NASA это подтвердили.
Неоспоримые плюсы использования солнечной энергии:
- Высокий потенциал: ученые заявляют, что ее мощность измеряется тераваттами, это в несколько раз превышает реальную потребность человечества в энергии;
- Доступность: лучи солнца присутствуют практически везде, включая страны, расположенные в северных регионах;
- Экологичность: производители солнечных батарей не наносят урон экологии, вопрос, который в последние несколько лет стоит особенно остро;
- Отсутствие шума: тот факт, что использование панелей не производит никакого шума, делает возможным их широкое применение в жилых кварталах;
- Низкие издержки: обслуживание таких батарей в разы ниже, чем других источников.
Несмотря на все преимущества, которые солнечные панели уже дают или могут дать в стратегической перспективе, существует и ряд недостатков. Главный парадокс: производители не учитывают, что при изготовлении солнечных панелей происходит загрязнение экологии, которое негативно сказывается на природе.
Не вся поверхность Земли обладает хорошей освещенностью от солнца, что делает нерациональным использование панелей на конкретных территориях. В пасмурные дни панели получают намного меньше энергии, что также делает невозможным их регулярное использование в регионах с повышенной дождливостью и пасмурными периодами. Получение приемлемого КПД возможно только при задействовании больших площадей для размещения на них панелей, потому что в противном случае их использование становится бессмысленным.
Материал, из которого предприятия изготавливают батареи, трихлорсилан, является ядовитым и взрывоопасным, что при неправильном использовании или утилизации может нанести вред сотрудникам производства, а не только природе.
Российское производство солнечных батарей
Современное российское производство нацелено на создание двух видов солнечных панелей, отличие которых выражено в используемой технологии и применяемых на заводе материалах.
Кремниевые модули
Наиболее популярная версия ввиду использования в ней кремния, который можно найти практически в любой точке планеты. Это делает его дешевым материалом, что сказывается на себестоимости производства. Они бывают нескольких видов:
- монокристаллические: КПД достигает 22 %, однако их производство дорого, что в целом окупается в связи с высокой популярностью на рынке — они относительно быстро отбивают все потраченные на них деньги;
- поликристаллические: низкие по себестоимости, что соответственно снижает КПД до 18 % и потребительский спрос в несколько раз — актуальны только в случаях, когда выступают дополнительным источником для подпитки небольших объектов;
- аморфнокремниевые: самые дешевые из всех представленных видов, что сказывается на КПД, достигающего 6 % максимум, однако панели компенсируют это высокой способностью поглощать энергию.
Главное преимущество модулей из кремния заключается в их продолжительности «жизни» и скорости окупаемости. Они не требуют сложного технического обслуживания, что автоматически делает их в разы предпочтительнее для массового потребителя.
Пленочные модули
Эволюционировавшая версия панелей из кремния, которая должна стать дешевле и производительнее. Их делят на следующие типы:
- полимерные: созданы из органических полупроводников и имеют тонкий слой — порядка 100 нм — при этом предоставляя КПД в районе 11 %;
- созданные из теллурида натрия: их основное применение нацелено на космический сектор — аналогов, допустимых для использования, нет, что делает их лидерами в этом сегменте;
- основанные на селене, меди и индии: предоставляют владельцу КПД до 20 %, однако при этом значительно превышают аналоги в цене.
Использование модулей пленочного типа обосновано не только высоким КПД и надежностью, но и тем, что они могут быть установлены практически на любой поверхности. Они также достаточно просты в обслуживании и прочны настолько, чтобы выдержать небольшое механическое воздействие.
Недостатком их считается то, что нагрев до 40 градусов фактически означает перегрев конструкции. Это становится причиной снижения КПД и делает использование этих панелей нерациональным.
ТОП-10 отечественных производителей
Осталось рассмотреть топ-10 производителей солнечных панелей российского производства.
«Квант»
Компания осуществляет производство в России солнечных панелей для частного и космического секторов. Производимые трехкаскаднокремниевые панели выдерживают температуру от −40 до +75 градусов Цельсия, в этом также состоит их преимущество перед большинством конкурентов, так как зачастую максимальная температура равна только +60 градусам.
Выпускаемые БСА и ЭПС модели имеют мощность от 640 Вт до 15000 Вт и от 50 до 100 Вт соответственно.
НПП «Квант» первым предложило производство кремниевых солнечных батарей с 2-сторонней чувствительностью, а также монокристаллы арсенида галлия. Наиболее популярной моделью сегодня выступает «Квант КСМ» и ее модификация КСМ-180П. Стоимость такой батареи не превышает 18 000 рублей, а срок службы достигает 40 лет. По сравнению с зарубежными аналогами батареи с маркой «Квант» оптимальны за счет низкой цены и относительно небольшого уменьшения КПД на протяжении всего срока службы. Исключительное качество выпускаемой продукции позволило компании войти в рейтинг лучших отечественных производителей солнечных панелей.
«Солнечный ветер»
Производство основано на монокристаллическом кремнии. Поточно-производимые модули не превышают мощности в 160 Вт, однако также доступны панели на заказ до 200 Вт. Особенностью является то, что «Солнечный ветер» создает и выпускает двусторонние панели – в рамках российского рынка это редкость.
«Телеком-СТВ»
Российская компания «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград) производит продукцию в среднем на 30 % дешевле, чем немецкие аналоги: цены начинаются от 5 600 руб. за панели на 100 Вт. Панели данного производителя имеют КПД до 20–21 %. Основной «фишкой» данного предприятия стала запатентованная технология изготовления кремниевых пластин диаметром до 15 мм и солнечных модулей на их основе.
«Рязанский ЗМКП»
Рязанский завод металлокерамических приборов функционирует с 1963 года, однако с 2002 года перешел на систему международного контроля качества ISO 9001 и выпускает панели строго в соответствии с ее требованиями, а также с нормами ГОСТ 12.2.007-75.
Официальный магазин фирмы предоставляет только две средние по мощности модели – до 140 и 240 Вт. При этом во время выбора рекомендуется отталкиваться не от максимальной мощности, а от минимальной, так как между двумя моделями существенный разрыв.
«Хевел»
Одним из крупнейших производителей солнечных панелей в России является компания «Хевел» из Новочебоксарска в Чувашии. В 2017 году компания провела модернизацию производства и перешла с тонкопленочной на новую гетероструктурную технологию изготовления солнечных модулей. Модули нового поколения сочетают в себе преимущества тонкопленочной и кристаллической технологий, обеспечивают эффективную работу модуля при высоких и низких температурах (от -50 °С до +85°С), а также в условиях рассеянного света. Средний КПД солнечного модуля составляет 20%. По этому показателю модули ГК «Хевел» входят в мировую тройку лидеров. Изделия производителя отличаются небольшой толщиной, они имеют эстетичный внешний вид, поэтому их часто выбирают для установки на фасадах и кровлях домов в качестве дополнительного источника энергии. Срок службы модуля составляет не менее 25 лет.
«Сатурн»
Панели кубанского производства выпускаются с 1971 года, за этот период предприятие выпустило более 20000 квадратных метров продукции. «Сатурн» использует две освоенные технологии производства – на основе монокристаллического выращенного кремния или арсенид-галлиевые с германиевой подложкой. Последние показывают максимально высокие характеристики и используются для снабжения ответственных объектов (АЗС, предприятия непрерывного цикла).
«СоларИннТех»
Еще одним производителем из Зеленограда является компания «СоларИннТех», выпускающая панели для домов мощностью 30 Ватт. При доступной стоимости изделий производителя они демонстрируют высокие эксплуатационные характеристики. КПД производимых модулей составляет от 15 до 20 процентов.
«Витасвет»
Базой для пластин стал кремний, а их типом выступает мульти-кристалл. Рабочая мощность до 240 Вт.
«Термотрон»
Несмотря на название компании, выпускаемая продукция выходит под маркой «Экотерм». Условия работы до 210 Вт.
«Solbat»
Компания предлагает массовое решение на заказ – покупатель перед покупкой самостоятельно выбирает размер и требуемую мощность пластин. Тем не менее, он ограничен в рамках производственного процесса – до 230 Вт.
Если пару десятилетий назад использование солнечных батарей считалось не до конца рациональным решением, то сегодня все выглядит иначе. Технологии совершенствуются с каждым годом, массовая доступность энергии солнца возрастет, и совсем скоро солнечные панели станут незаменимым энергетическим источником.