Нефть XXI

В качестве одного из аргументов в пользу грядущей глобальной роли солнечной энергетики часто приводят такой расчет. Поверхность самых больших пустынь мира имеет общую площадь около 20 млн км² (только площадь Сахары 7 млн км²). На эту площадь за год поступает около 5 10¹⁶ кВтч солнечной энергии. При эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую, равной 10 %, достаточно использовать всего 1 % территории пустынных зон для размещения солнечных электростанций, чтобы обеспечить современный мировой уровень энергопотребления. На первый взгляд, расчет выглядит очень убедительно. Но давайте оценим стоимость такого проекта. У нас есть вполне реальный пример лучшей и крупнейшей в мире на сегодняшний день солнечной электростанции Ivanpah мощностью 392 МВт (рис. 45), стоимость строительства которой составила 2,2 млрд долл., или 5612 долл. за кВт установленной мощности. Поскольку станция генерирует энергию только днем, годовая выработка электроэнергии составит всего 1079 ГВтч, поэтому реальная средняя мощность электростанции будет всего 123 МВт. Соответственно, удельные капитальные затраты составят 17 870 долл./кВт установленной мощности. Это не просто дорого, это фантастически дорого. Например, 1 кВт установленной мощности на АЭС стоит 2000–4000 долларов. А на тепловых электростанциях, работающих на газе, 1 кВт установленной мощности стоит 500—1000 долларов, т. е. в 18–36 раз дешевле. При этом выработка электроэнергии осуществляется постоянно и не зависит от погодных условий. Кроме того, в этом расчете мы не учли стоимость систем аккумулирования энергии и передачи ее на тысячи километров из пустынных районов в промышленные центры потребления. Но и этим недостатки солнечной энергетики не исчерпываются. Как мы уже отметили, принято считать, что лучшее место для их размещения – пустыни. Но при этом возникают очень серьезные проблемы с эксплуатацией, связанные с неизбежным запылением и повреждением солнечных элементов песчаными бурями. Это означает огромные затраты, в том числе пресной воды на их отмывание от пыли, в этих безводных регионах.

Теперь вспомним, что установленная мощность всех источников энергии на Земле уже превысила 3,65 ТВт = 3,65 10¹² Вт. Если эти источники заменить на расположенные в пустынях солнечные электростанции типа Ivanpah, то их сооружение обойдется мировой энергетике в 66 трлн долл., что превышает ВВП всей мировой экономики. Но есть еще более серьезное чисто физическое ограничение. 1 % от площади пустынь – это 200 тыс. км², треть территории Франции. И всю эту громадную территорию необходимо будет покрыть сложными инженерными сооружениями. У мировой экономики нет не только производственных мощностей для изготовления такого объема сложного инженерного оборудования, но даже сырья для производства соответствующего количества конструкционных материалов. Мы уже не говорим о перспективах удвоения потребления энергии до конца столетия.

Приведенные выше аргументы, демонстрируя несостоятельность претензий солнечной энергетики на глобальную роль в мировом энергобалансе, никоим образом не перечеркивают ее роль в качестве важного локального источника энергоснабжения. В таблице XII приведены характерные величины потоков солнечного излучения для полюсов и экватора Земли.

Даже на большей части территории РФ, кроме побережья Северного Ледовитого океана, пиковое значение солнечного излучения составляет около 900 Вт/м², или около 1 кВтч в час через стандартное окно на солнечной стороне дома в солнечный день, что позволяет реально использовать эту энергию, по крайней мере, в коммунальном хозяйстве.

Таблица XII. Характерные потоки солнечного излучения для различных зон Земли

Что касается экологической чистоты солнечной энергетики, то тут тоже далеко не все так просто и однозначно. Конечно, в местах расположения солнечных панелей при выработке электроэнергии не производится никаких вредных отходов. Но само производство основы солнечных элементов – кремния – достаточно вредное производство. И парадокс солнечной энергетики в том, что чистая энергия требует грязного производства оборудования. Кроме того, после окончания срока службы солнечных панелей, содержащих вредные компоненты, например, кадмий, их утилизация также связана с экологическими проблемами.