Краткая история СЭС: от Архимеда и до наших дней
10 млрд тонн топлива в год — именно столько, по подсчетам ученых, требуется людям сегодня. Солнце способно предоставить ежегодно в 10 тысяч раз больше — около 100 трлн тонн. Не удивительно, что человек осознал громадные ресурсы этого источника еще давно и на протяжении многих веков успешно ими пользовался.
Опыты древних
Кроме достаточно очевидных способов использования солнечной энергии (обогрев дворца нагреваемой водой или добыча поваренной соли путем выпаривания), архивы свидетельствуют о множестве примеров качественного применения этой мощности. И самые распространенные из них — с применением увеличительных стекол. Так, например, Архимед использовал систему «зажигательных» зеркал, которой сжег целый неприятельский флот при Сиракузах.
Научный прогресс
Стремительно развиваться солнечная энергетика начала в XVIII веке. Тогда во Франции инсоляция применялась для оперативного разведения большого огня: вогнутые зеркала фокусировали в единой точке отраженные солнечные лучи, а аккумулируемая энергия могла воспламенить сухое дерево на расстоянии до 68 метров.
Первый водонагреватель появился примерно в это же время в Швеции: вода, помещенная внутрь деревянного ящика со стеклянной крышкой, нагревалась солнцем до 88 градусов.
Уже в 1774 году были впервые применены линзы, концентрирующие тепловую энергию солнца. Вскоре в Англии отшлифовали двояковыпуклое стекло, способное расплавить чугун за 3 секунды, а гранит — за минуту.
Солнце и электричество
1839 год стал настоящим прорывом в области — тогда был открыт фотогальванический эффект (процесс преобразования солнечной энергии в электричество). Следующим этапом на пути к современным СЭС стало появление первого «фотомодуля», использующего солнечную энергию. Селен, покрытый тонким слоем золота, позволил в минимальной степени (до 1%), преобразовывать солнечную энергию в электричество. А уже в конце XIX века на Всемирной выставке в Париже был продемонстрирован обществу инсолятор — специальный аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле, а тот, в свою очередь, приводил в действие печатную машину.
Следующий шаг в истории солнечных станций принадлежит Эйнштейну. Многие считают именно его отцом-основателем современных солнечных батарей. В 1921 году ученый получил Нобелевскую премию именно за объяснение процесса возникновения фотоэлектрического эффекта. Благодаря Эйнштейну мир узнал про «кванты света» (фотоны) и про то, как они генерируют электроэнергию.
В 30-ых годах советским физикам удалось получить электрический ток при помощи фотоэффекта. Несмотря на довольно низкий КПД (менее 1%), это открытие было действительно значимым. Повысить КПД данного процесса до 6% смогли американцы в 1954 году. Тогда появилась первая кремниевая солнечная батарея. Спустя всего 4 года она стала главным источником электроэнергии на космических аппаратах.
В 70-х годах КПД генерации достиг уже 10%, но сам процесс пока не стал массовым в виду его дороговизны. Коммерческое производство батарей на полную мощность развернулось лишь к концу 80-х, а настоящий прорыв произошел в 90-х — с появлением особого типа цветосенсибилизированных батарей. Они были чрезвычайно просты и экономичны в производстве.
В СССР первая промышленная СЭС появилась в Крыму в 1985 году. Ее мощность составляла 5 мВт. Станция просуществовала 10 лет, выработала за это время 2 млн кВт электроэнергии и была закрыта ввиду высокой стоимости ее электричества.
Примерно в это же время в США появилась солнечно-газовая станция на 80 мВт, а незадолго после еще ряд таких же станций с общей мощностью в 480 мВт и достаточно выгодной стоимостью производимой энергии.
В 2000 году генерация всех мировых СЭС перевалила за 1 гигаватт. В 2011 году появляется такое понятие, как Зеленый тариф. На тот момент он составлял €0,10 за кВт для домохозяйств, €0,8 для коммерческих зданий и €0,6 для сетевых СЭС. О том, как функционирует Зеленый тариф в Украине читайте подробнее в статье нашего блога.
На сегодняшний день альтернативные источники энергии привлекают миллиардные инвестиции ведущих стран и мировых корпораций. Эксперты утверждают, что через 30 лет глобальные потребности в электричестве увеличатся более чем в два раза, а масштабы «зелёной» энергетики расширятся шестикратно. Благодаря альтернативной энергетике человечество сможет сократить уровень выбросов парниковых газов вдвое уже через 30 лет.
Именно на этот факт международные организации возлагают надежды всего человечества. Специалисты уверены, что данное направление является не только выгодной и удобной альтернативой ископаемым источникам, но и чуть ли не единственным шансом Земли на выживание.
