Вопрос получения кислорода на другой планете до сих пор очень актуален. Новое исследование, проведённое Уорикским университетом, сравнивает традиционные генераторы кислорода с МКС и устройства на основе фотоэлектрохимических (PEC) элементов. PEC-системы могут создавать кислород из воды с помощью солнечного излучения без дополнительного питания и потенциально могут оказаться более надёжными на других планетах.

Источник изображений: NASA

Согласно исследованию, которое было опубликовано в журнале Nature на этой неделе, сборный генератор кислорода, который можно найти на МКС, достаточно хорош для выработки кислорода для станции, однако эти системы громоздки и склонны к поломкам. Для получения кислорода сборные генераторы используют процесс электролиза воды. Это довольно энергозатратный процесс, который потребляет 1,5 кВт энергии на МКС, что является значительной частью от 4,7 кВт, потребляемых всей системой управления жизнеобеспечением. Генератору необходима энергия, чтобы пропускать электрический ток через воду. Большим преимуществом фотоэлектрохимических систем является отсутствие необходимости в дополнительном питании.

Для получения кислорода в PEC-системах используются полупроводниковые материалы, позволяющие расщепить воду на водород и газообразный кислород с помощью солнечной энергии. Это сделало PEC горячей темой среди исследователей устойчивой энергетики, так как данная технология может оказаться полезной и на Земле. Тем не менее, нет причин, по которым аналогичное оборудование не могло бы обеспечивать кислородом астронавтов.

В новом исследовании изучалось, насколько жизнеспособны эти системы при их работе на Марсе и Луне. В результате учёные сошлись во мнении, что система сможет обеспечить кислородом человека, который будет работать в условиях микрогравитации. Однако они отметили, что нынешняя технология PEC должна стать более эффективной и компактной, прежде чем ею можно будет снабдить космический корабль. И вполне возможно, что её не придётся собирать на Земле.

Поскольку каждый грамм, запущенный с Земли, стоит денег, аэрокосмические компании все больше интересуются использованием ресурсов на месте. Это означает, что миссия разрабатывается таким образом, чтобы использовать материалы в месте назначения, а не доставлять всё с Земли. Например, NASA изучает возможность применения марсианского грунта в качестве строительного материала, а многочисленные проекты исследуют возможности добычи водяного льда на Луне. В исследовании говорится, что «в конструкции устройства можно использовать различные полупроводники и материалы для электрокатализаторов, которые доступны на Луне и Марсе».

Учёные из Калтеха сообщили о первой в мире успешной передаче солнечной энергии из космоса на Землю. Опытная орбитальная платформа передала микроволновое излучение на приёмник на крыше инженерной лаборатории в кампусе Калтеха в Пасадене, что доказало возможность получения чистой энергии из космоса.

Модуль MAPLE изнутри. Разнесённые пустым пространством приёмник и передатчик энергии и светодиод, подтверждающий передачу энерегии. Источник изображения: Caltech

Созданный в Калифорнийском технологическом институте демонстратор SSPD-1 (Space Solar Power Demonstrator) отправлен в космос в январе этого года в пакете запуска полезной нагрузки Transporter-6 компанией SpaceX. Это аппарат весом 50 кг на спутниковом шасси Momentus Vigoride компании бывшего владельца «Техносилы» российского бизнесмена Михаила Кокорича.

Демонстратор SSPD-1 содержит три ключевых узла, каждый из которых призван испытать ту или иную технологию, связанную со сбором и передачей солнечной энергии из космоса на Землю. В настоящий момент Калтех сообщил об успешном испытании модуля MAPLE, который собирает солнечную энергию, преобразует её в микроволновое излучение и с помощью фазированной антенны направляет на приёмник на Земле.

Также беспроводные приёмник и передатчик энергии установлены в самом модуле MAPLE. Это доказало возможность работы технологии в условиях открытого космоса. Собранная солнечными элементами на борту демонстратора энергия передавалась от одной стенки модуля до другой, и это можно было наблюдать по загорающимся внутри модуля светодиодам. Переданный и зафиксированный на Земле сигнал, очевидно, был очень и очень слабым даже для включения светодиода. Но в данном случае это было неважно. Главное, что принцип работы проверен практикой.

Момент установки модуля DOLCE на платформу

Два других модуля демонстратора SSPD-1 не менее важны в дальнейшем изучении технологий передачи солнечной энергии на Землю. Модуль ALBA содержит 22 различных типа фотоэлементов для оценки их работы в открытом космосе, а модуль DOLCE представляет собой конструкцию-оригами для развёртывания огромных массивов солнечных панелей в космосе. Носовая часть ракет-носителей ограничена по пространству для полезной нагрузки, и солнечные массивы до начала их сборки на орбите как-то надо будет очень и очень компактно укладывать. Надеемся, нам также покажут работу такого массива в составе демонстратора SSPD-1.

Возможность передачи солнечной энергии на Землю позволит использовать чистую энергию в отдалённых местах и в зонах бедствий, куда обычная энергетическая инфраструктура либо не дотянется вовсе, либо будет разрушена. Этим направлением заняты все ведущие страны мира — опытных платформ на земле и в космосе будет всё больше и больше, включая российские.

Бельгийский оператор электросетей компания Elia сообщил, что в понедельник 29 мая солнечная и ветровая генерация впервые обеспечили достаточное количество электроэнергии, чтобы покрыть весь спрос на электричество в стране. Рекорд установлен между 13:00 и 13:30. И хотя ночью такое повторить пока невозможно, способность возобновляемой энергетики полностью заменить ископаемую впервые доказана на практике.

Источник изображения: Pixabay

Рекорд прошлого года был установлен 11 мая. Тогда солнечная и ветровая энергетика в сумме выдали 7112 МВт. Уже в этом году 28 мая был зафиксирован новый рекорд в выработке этими источниками — 7695 МВт. Наконец, 29 мая оператор отметил новый абсолютный рекорд генерации — 8303 МВт. Это было больше, чем на тот момент требовалось всем потребителям электроэнергии в Бельгии, отметили в компании.

Источник изображения: Elia

Солнечные панели внесли почти в два раза больше в рекордные показатели, чем ветровая генерация. Так, выработка электричества солнечными панелями составила 5500 МВт против 2803 МВт, полученных от ветрогенераторов.

«Такие моменты, как этот, подчеркивают необходимость новой модели рынка, которая стимулирует гибкое потребление, — отметили в компании-операторе. — При такой модели потребители с гибкими приборами, такими как тепловые насосы и электромобили, смогут заряжать свои приборы, когда есть много дешевой, экологически чистой электроэнергии, одновременно помогая поддерживать баланс сети».

Компания SolarBotanic Trees представила металлические деревья с семиметровой кроной, которые будут улавливать солнечную энергию через нанофотоэлектрические «листья» и хранить её в аккумуляторе, размещённом в стволе дерева. Накопленную электроэнергию предполагается использовать для зарядки электромобилей (EV). Недавно компания завершила создание первичного прототипа и теперь собирается построить и испытать полноразмерную версию. Коммерческое производство деревьев намечено на конец года.

Источник изображений: SolarBotanic

«В Великобритании существует огромный дефицит (зарядной) инфраструктуры, поэтому мы стремимся работать рука об руку с поставщиками инфраструктуры EV» — говорит Крис Шелли (Chris Shelley), генеральный директор SolarBotanic Trees. Ряд компаний уже предлагают навесы с солнечными батареями, которые располагаются над парковочными местами, однако они «эстетически непривлекательны». Солнечные деревья, ранее представленные в сингапурском парке Gardens by the Bay и в павильоне устойчивого развития на выставке Expo 2020 Dubai, могут предложить именно это. Помимо прочего, такие деревья занимают меньше места, поэтому их легче разместить в общественных местах.

Стоимость одного дерева SolarBotanic ожидается в пределах от 18 000 до 25 000 фунтов стерлингов ($22 000 — 30 000), что значительно больше, чем у обычных солнечных батарей. Мощность зарядки от дерева составит пять киловатт, что типично для стандартной зарядной станции. При такой мощности зарядка автомобиля с 50-киловаттной батареей с 20 до 80% займёт почти семь часов. «Такая скорость зарядного пункта больше подходит для тех случаев, когда автомобиль простаивает в течение длительного времени» — говорит Рейчел Свитек (Rachel Swiatek), руководитель программы по транспорту в EST. Стартап также планирует разработать более компактную и доступную версию дерева на 3,2 киловатта, которая, будет стоить от 10 000 до 15 000 фунтов стерлингов ($12 000 — 18 000). Эта модель подойдёт для университетских кампусов, торговых центров и других мест.

Каждое дерево получит систему хранения энергии и управления питанием, управляемую искусственным интеллектом, которая объединит несколько деревьев в локальные микросети или подключит дерево к общей сети, чтобы избыток произведённой энергии мог быть возвращён в сеть. Также дерево сможет отдавать энергию ночью или в тёмные зимние дни, когда нет солнечного света, подключаясь к электросети. Чтобы уменьшить зависимость от сети, стартап планирует интегрировать в ствол дерева систему аккумуляторов, чтобы избыток энергии в дневное время сохранялся для использования ночью.

SolarBotanic Trees уже привлекла 340 000 фунтов стерлингов ($420 000) и собирается начать раунд финансирования в конце года после испытаний полномасштабного прототипа. К 2025 году компания хочет создавать не менее 1000 устройств в год. Первые солнечные деревья будут установлены в Великобритании, а затем в Европе и Северной Америке.

Китайские источники сообщили о включении в национальную распределительную сеть Китая первой очереди солнечных электростанций из так называемого «пустынного» кластера. В пустыне Гоби и других засушливых районах страны планируется развернуть до 450 ГВт солнечных и ветряных мощностей. Мощность первой подключенной к сети солнечной станции составила 1 ГВт. Электричество от неё будет передаваться в центральную китайскую провинцию Хунань по линиям повышенного напряжения, и это может иметь последствия.

Где-то в песках Гоби. Источник изображения: CHINA NEWS SERVICE

Проект «пустынных» электростанций предусматривает создание очень и очень протяжённых высоковольтных линий передачи электричества. Для снижения потерь на таких дистанциях было решено повысить передаваемое напряжение с 800 кВ до 1100 кВ. Для сравнения, на высоковольтных линиях передачи в США используется напряжение 500 кВ. Повышение напряжения сопровождается ростом напряжённости электромагнитного поля по маршруту и ведёт к геомагнитным аномалиям.

Это может приводить к более частому возникновению гроз, изменению в картине магнитного поля Земли, сбоям в работе систем позиционирования и к искажению спутниковых данных. Особой ясности в этом вопросе нет. Китай станет первым, кто всё это испытает на практике.

Оператором только что введённой в строй первой очереди электростанций является компания China Energy Investment Corp. Солнечная ферма мощностью 1 ГВт должна будет вырабатывать в год до 1800 ГВт•ч, что эквивалентно потребности в электроэнергии 1,5 млн домашних хозяйств, утверждают в компании. Проект предусматривает общую установленную мощность 13 ГВт и оценивается в 85 млрд юаней ($12,28 млрд).

По данным NEA, установленная мощность возобновляемых источников энергии в Китае в первом квартале продолжала расти, достигнув 47,4 ГВт, что на 86,5 % больше, чем за аналогичный период прошлого года, и составляет 80,3 % от общей вновь добавленной установленной мощности. Новые установленные мощности в ветроэнергетике выросли до 10,4 ГВт, а солнечной энергетики — до 33,66 ГВт, сказано в сообщении.

В первом квартале общая установленная мощность возобновляемых источников энергии в Китае достигла 1260 ГВт, включая 376 ГВт ветровой энергии и 425 ГВт фотоэлектрической энергии.

Выработка электроэнергии из возобновляемых источников также постоянно увеличивается: национальное производство электроэнергии из возобновляемых источников достигло 594 700 ГВт•ч, что на 11,4 % больше, чем в прошлом году, в том числе 342 200 ГВт•ч ветровой и солнечной энергии, что на 27,8 % больше, чем годом ранее.

Крупнейший в мире контрактный производитель чипов, тайваньская компания TSMC, обязался за 20 лет потребить 20 ТВт·ч электричества, выработанного солнечными панелями. Это поможет снизить выбросы парниковых газов при производстве «кремния», уровень которых огромен. По данным за 2021 год, одна только TSMC ежегодно выбрасывала в атмосферу свыше 16 млн т парниковых газов. Новый «зелёный» проект будет реализован совместно с компанией ARK Power.

Источник изображения: Pixabay

На деле красивые и круглые цифры оказываются несколько не тем, о чём говорят представители TSMC. Из ежегодно запланированных для потребления TSMC 1000 ГВт·ч «солнечного» электричества непосредственно компания будет покупать только половину — 500 ГВт·ч. Остальные 500 ГВт·ч будут закупать поставщики TSMC. Косвенно это тоже будет «озеленять» производство и продукцию TSMC. Тем более что утверждённая ООН климатическая инициатива «Научно обоснованные цели» (SBTi) в рамках уровня Scope3 предписывает сокращать выбросы во всей цепочке поставок.

Закупать солнечную энергию TSMC и её поставщики будут на коллективной основе с разделением затрат на ремонт, модернизацию, обслуживание и прочее. Поставлять электричество будут фермы, которые ещё предстоит развернуть в следующие три года. По прогнозам компании ARK Power, проект должен привести к установке около 2 ГВт солнечных мощностей.

«Благодаря этой инновационной модели совместных закупок возобновляемой энергии мы объединяем усилия с нашими отраслевыми партнёрами для продвижения устойчивой низкоуглеродной цепочки поставок полупроводников», — сказал в своем заявлении Джей Кей Лин (J.K. Lin), вице-президент по информационным технологиям и управлению материалами компании TSMC.

Три уровня (сферы) ответственности компаний за выбросы парниковых газов

Как и другие компании, TSMC стремится сделать производство углероднонейтральным к 2050 году. Для достижения этой цели ей необходимо заставить стать углероднонейтральными множество поставщиков, что выглядит сложной задачей. Подготовка сырья, транспортировка и само изготовление микросхем — это всё очень и очень энергоёмкие производства. Заявленные 1000 ГВт·ч — это капля в море, которые, к тому же, начнут поставляться не ранее, чем через три года.

Сегодня власти Германии в лице федерального министра экономики Роберта Хабека (Robert Habeck) представили стратегию ускоренного развития солнечной энергетики в стране. В основе стратегии лежит снижение бюрократических барьеров, и смягчение правил, ограничивающих самостоятельную установку солнечных панелей и их подключение рядовыми гражданами. Задачей властей является увеличение к 2030 году потребления электроэнергии из возобновляемых источников до 80 %.

Источник изображения: Pixabay

Наиболее значимыми направлениями в новой стратегии станут расширение наземных систем выработки электроэнергии солнечными панелями и упрощение установки фотоэлектрических систем на крышах. В связи с этим будут упрощены правила снабжения электроэнергией арендаторов и коммунальных зданий. Под эти цели уже принят ряд законодательных мер для ускорения внедрения солнечной энергетики, хотя в целом этого пока недостаточно, признают сами же власти.

Чтобы граждане активнее устанавливали на балконах и фасадах солнечные электростанции, строгую процедуру отчётности планируется или смягчить, или даже отменить. Подключить станцию к домашней электросети должно быть так же просто, как воткнуть вилку в розетку. Кстати, «евровилку» Schuko для этого утвердят в качестве базового решения для «энергетических подключаемых устройств». Также «подключаемые солнечные батареи» будут внесены в перечень привилегированных мер в немецком законе о кондоминиумах (WEG), а также в немецком гражданском кодексе (BGB), что не позволит игнорировать фотовольтаику при эксплуатации и строительстве новых жилых зданий.

Кроме того, будет поднят максимально разрешённый для использования солнечных панелей «на балконе» порог в 600 Вт мощности. Временно, до замены электрического счётчика, будут допускаться счётчики с обратным отсчётом. При этом сроки замены счётчиков должны быть сокращены.

Правительство Германии хочет сделать сектор электроэнергетики нейтральным по выбросам парниковых газов к 2035 году. Закон о возобновляемых источниках энергии (EEG) устанавливает промежуточную цель в 215 ГВт установленных фотоэлектрических мощностей к 2030 году. Для этого ежегодное расширение фотоэлектрических мощностей должно утроиться до 22 ГВт в 2026 году. Снижение бюрократических преград позволит сделать нормой размещение солнечных панелей на крышах зданий, а расширение льгот для граждан, самостоятельно обеспечивающих себя солнечной электроэнергией, придаст движению массовый характер.

На этой неделе в Сандийской национальной лаборатории Министерства энергетики США заложили фундамент гелиоконцентратора нового типа. Установка в виде комплекса отражателей и башни с рабочим веществом и генератором должна быть введена в строй осенью 2024 года. Запас тепловой энергии в установке позволит хранить до 1 ГВт•ч электрической энергии.

Источник изображения: Sandia Labs

На установке будут испытаны новейшие способы накопления, хранения и выработки электричества, получаемого от Солнца. Это будет демонстратор, который позволит оценить возможность масштабирования установки для коммерческого использования. Построенный в Sandia Labs демонстратор будет использовать генератор мощностью 1 МВт. Будущие коммерческие гелиоконцентраторы будут оборудованы 100-МВт турбинами, что в перспективе, как рассчитывают в Министерстве энергетики, позволит снизить стоимость электрической энергии до 5 центов за кВт•ч к 2030 году.

Современные гелиоконцентраторы греют воду или расплавы солей сфокусированными лучами солнца и вращают турбины перегретым водяным паром. Но проблема кроется в другом. Когда солнце не светит, вода сравнительно быстро теряет накопленное тепло даже при наличии тепловой изоляции. Учёные Сандийской лаборатории потратили около пяти лет на поиск наиболее эффективного материала для поглощения и накопления тепловой энергии, а также на разработку системы превращения тепла в электричество.

На выходе научной работы с привлечением компьютерного моделирования появился проект гелиоконцентратора с использованием твёрдого, похожего на песок материала, состоящего из керамических частиц бокситов. Сыпучий материал поднимается на верх башни и сыплется сквозь приёмник падающих частиц (FPR). В приёмнике частицы разогреваются сфокусированными лучами солнца до температуры свыше 800 °C. Упав в накопительный контейнер внизу башни, разогретые частицы либо сразу используются для выработки электричества, либо хранятся до начала использования, например, в ночное время суток.

Превращение тепла в электричество также будет осуществляться по-новому. Для этого пришлось переделать систему подачи теплоносителя и блок турбины. Поскольку в современных гелиоконцентраторах температура теплоносителя не поднимается выше 560 °C, для передачи тепла с температурами выше 800 °C потребовались отличные от обычных металлов и сплавов материалы, которые бы не размягчались. Выбор был сделан в пользу карбида циркония и вольфрама — сплавов, используемых в дюзах твердотопливных ракетных ускорителей.

Более высокая температура аккумуляции и теплоносителя также заставила отказаться от воды и водяного пара как от механизма для вращения лопаток турбин. В опытной установке Generation 3 Particle Pilot Plant (G3P3) в качестве рабочей жидкости используется сверхкритический диоксид углерода в цикле Брейтона. Углекислый газ можно нагревать до температур более 700 °C. Чем выше температура аккумуляции и теплоносителя, тем эффективнее в итоге процессы и установка. Осталось подождать полтора года до запуска демонстратора G3P3 и несколько больше для оценки эффективности его работы.

Ветряные турбины и солнечные электростанции Китая вырабатывают почти столько же электроэнергии, сколько требуется для обеспечения почти каждого жилого дома в стране, пишет издание Bloomberg, ссылающееся на данные Национальной энергетической администрации (National Energy Administration, NEA).

Источник изображения: Sungrow EMEA / unsplash.com

В отчёте ведомства указывается, что объёмы генерации ветряной и солнечной энергии в прошлом году увеличились на 21 % и составили 1190 ТВт·ч (тераватт-часов). Согласно тем же данным, совокупный уровень энергопотребления жилых помещений в Китае составил 1340 ТВт·ч, что на 14 % больше, чем было годом ранее.

Отчёт NEA говорит о стремительном росте источников возобновляемой энергии в стране на фоне миллиардных инвестиций Китая в этом направлении для решения экологических проблем и сокращения зависимости от дорогостоящих видов ископаемого топлива. Однако следует иметь в виду, что на жилые помещения в Китае приходится относительно малая часть всех энергозатрат страны, в сравнении с другими странами. По данным Международного энергетического агентства, в 2020 году лишь 17 % от общего производимого объёма электричества в Китае использовались непосредственно домовладениями. В то время как в Японии на жилые помещения в том же году приходились 29 %, а в США — 39 % от всего объёма вырабатываемой энергии. В Китае основными потребителями по-прежнему являются фабрики и заводы. На производства приходятся 60 % от всего добываемого объёма электроэнергии.

Таким образом, даже если возобновляемые источники и способны обеспечить практически каждый дом в Китае чистой энергией, китайским производителям по-прежнему приходится сжигать огромное количество топлива и как следствие выбрасывать в атмосферу огромные объёмы парниковых газов для поддержания темпов экономического роста.

По мнению аналитиков, после отмены в этом году жёстких антиковидных ограничений в Китае ожидается более бурный экономический рост. А это в свою очередь также указывает на потенциальный рост объёмов вредных выбросов в атмосферу, даже несмотря на то, что ветряная и солнечная энергетика покрывает практически все нужды обычного населения.

Компания Blue Origin в рамках проекта Blue Alchemist создала работающий прототип солнечных элементов питания для будущих лунных миссий. Ожидается, что необходимые материалы будут добываться непосредственно на Луне — это открывает большие возможности для энергоснабжения лунных миссий.

Источник изображения: Blue Origin

Над проектом выпуска солнечных элементов и кабелей электропитания из материалов, имитирующих лунный реголит, компания работает ещё с 2021 года. Ожидается, что материалы для выпуска лунных энергетических установок доступны на Луне буквально везде. Компания уже продемонстрировала работоспособность технологии на всех этапах. При этом заявляется, что технологию Blue Alchemist можно масштабировать буквально до бесконечности.

В Blue Origin подошли к разработке очень серьёзно и использовали имитацию реголита, эквивалентную лунному «как химически, так и минералогически», с учётом состава и структуры сырья. Специальный реактор показал способность выплавлять из него сначала железо, затем кремний, а потом и алюминий с помощью электролиза расплавленного реголита, позволяющего отделить указанные элементы от связанного с ними кислорода — такие вещества распространены на лунной поверхности. Важно, что кислород, чрезвычайно необходимый для двигательных установок и жизнеобеспечения, является в процессе лишь «побочным продуктом».

Пузырьки кислорода в одном из реакторов демонстрируют процесс отделения металлов и полуметаллов от кислорода. Геометрия реактора, подход к извлечению металлов и выбор материалов обеспечит устойчивое производство на Луне.

Транспортная субсистема собственной разработки перемещает и дозирует материал, нагретый до температуры выше 1600 градусов по Цельсию в ходе контролируемого и энергоэффективного процесса. При этом она выдерживает высокотемпературную среду с высокими коррозионными свойствами.

Чистота получаемого кремния составляет более 99,999 %, такой уровень позволяет создавать очень эффективные солнечные элементы питания. При этом компания подчёркивает, что на Земле для получения материала подобной чистоты приходится использовать высокотоксичные и даже взрывчатые вещества, а технологический процесс, разработанный для Луны, практически полностью экобезопасен.

Для защиты от неблагоприятной лунной среды панелям потребуется специальное стекло, которое будет вырабатываться здесь же из сопутствующих производству продуктов — иначе солнечные элементы проработают всего несколько дней. При использовании стекла из побочных лунных материалов срок работы солнечных элементов составит более 10 лет. Поскольку технология предусматривает выпуск солнечных панелей с нулевым углеродным выбросом, вполне вероятно, что она будет востребована и на Земле.

В команду, работающую над Blue Alchemist, входят геологи, геохимики, электрохимики, металлурги, специалисты по различным материалам и электричеству, а также многие другие учёные — от специалистов по космическим технологиям до робототехников. Лаборатория оснащена самым передовым оборудованием для преобразования реголита в солнечные элементы питания и алюминиевую проволоку, включая инструменты для тестирования материалов на устойчивость к агрессивным средам.

Как сообщает Blue Origin, компания готовит технологии с учётом интересов NASA, назвавшего создание инфраструктуры на Луне и Марсе важнейшим приоритетом космической программы.

На днях сообщалось о ещё одном проекте, в котором NASA будет пользоваться технологиями Blue Origin. В обозримом будущем ракета New Glenn должна доставить к Марсу космические аппараты NASA — Photon, предназначенные для изучения магнитосферы Красной планеты.

Свежий отчёт климатического аналитического центра Ember показал, что в 2022 году солнечная и ветряная энергия впервые в ЕС вышли на первое место по объёмам выработки, обогнав все другие источники. Специалисты расценивают это как стремительное «озеленение» европейской энергетики, что ещё сильнее подчёркнут показатели 2023 года.

Источник изображений: ec.europa.eu

Отчёт раскрывает, что рекордный прирост новых ветровых и солнечных мощностей в 2022 году помог Европе пережить «тройной кризис», вызванный ограничениями на поставки российского газа, спадом гидроэнергетики из-за засухи и неожиданными отключениями в атомной энергетике. В совокупности энергия ветра и солнца обеспечила рекордную пятую часть электроэнергии в ЕС (22,3 %) — этот вклад впервые был больше, чем от атомной (21,9 %) или газовой генерации (19,9 %).

Источник изображений: Ember

«Засуха, случающаяся раз в 500 лет по всей Европе, привела к самому низкому уровню выработки гидроэлектроэнергии, по крайней мере, с 2000 года, а также [произошли] широкомасштабные неожиданные отключения французских атомных электростанций в тот момент, когда закрывались немецкие атомные блоки», — сказано в отчёте.

Сложившаяся ситуация создала дефицит генерации на уровне 7% от общего спроса на электроэнергию в Европе в 2022 году. Около 83 % дефицита было покрыто за счёт ветровой и солнечной генерации. Помогло и падения спроса на электроэнергию. В частности, благодаря мягкой погоде и экономии энергии населением в четвёртом квартале 2022 года спрос на электричество снизился на 8 %. Полностью закрыть дефицит помог уголь, хотя рост электрогенерации с помощью угля оказался намного слабее, чем предсказывали аналитики.

В 2022 году производство солнечной энергии выросло на рекордные 24 %, что, по данным Ember, помогло избежать расходов на газ в размере 10 млрд евро. За это надо благодарить рекордные показатели по новым установкам солнечных панелей в 2022 году общей мощностью 41 ГВт или почти на 50 % больше, чем в 2021 году.

С мая по август солнечная энергетика обеспечивала 12 % электроэнергии в ЕС, впервые в истории превысив показатель 10 %. В 2022 году около 20 стран ЕС получили рекордную долю солнечной энергии. Лидером были Нидерланды, которые производили 14 % электроэнергии за счет Солнца, впервые обогнав уголь, но не отставали и Испания с Германией.

Ожидается, что в этом году рост ветровой и солнечной энергетики в ЕС продолжится, в то время как гидро- и атомная генерация, скорее всего, восстановится. В результате в 2023 году производство электроэнергии на ископаемом топливе может сократиться на беспрецедентные 20 %, что вдвое больше предыдущего рекорда, наблюдавшегося в 2020 году.

Работа угольных электростанций оказалась менее интенсивной, чем можно было ожидать в сложившейся ситуации. За счёт сжигания угля была компенсирована лишь шестая часть падения атомной и гидроэнергетики в 2022 году. В последние четыре месяца года, когда температура начала снижаться , угольная генерация упала на 6 % по сравнению с тем же периодом 2021 года. Это было вызвано, в первую очередь, падением спроса на электроэнергию, как сказано в отчёте.

Сообщается, что возвращённые в аварийный резерв 26 угольных блоков последние четыре месяца 2022 года работали на мощности всего 18 %. Девять из 26 угольных энергоблоков вообще не обеспечивали выработку электроэнергии и простаивали. В целом, выработка угля в 2022 году выросла на 7 % по сравнению с 2021 годом, что привело к увеличению выбросов в энергетическом секторе ЕС почти на 4 %, что оказалось существенно ниже прогнозов.

«Европейские страны не только по-прежнему привержены постепенному отказу от угля, но теперь они стремятся постепенно отказаться и от газа. Европа стремительно движется к чистой, электрифицированной экономике, и это будет наглядно продемонстрировано в 2023 году. Перемены наступают быстро, и все должны быть к ним готовы», — резюмируют аналитики.

В Китае планируют ограничить экспорт ключевых технологий для производства солнечных панелей. По мнению экспертов, это приведёт к задержке создания собственной производственной цепочки для данной отрасли в США. Китайские Министерство торговли и Министерство науки и технологий рассматривают ограничение экспорта ряда решений, применяемых для выпуска ключевых компонентов панелей.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

На долю Китая сегодня приходится почти всё производство поликристаллического кремния, применяемого для выпуска солнечных панелей, да и большинство самих панелей выпускает Поднебесная. Также на эту страну приходится значительная часть производства оборудования для выпуска солнечных элементов — особенно для выпуска больших панелей, доминирующих на рынке.

Новые китайские нормы экспортного контроля должны будут «усилить управление экспортом и импортом технологий», они были анонсированы ещё в конце минувшего декабря. Когда Пекин примет окончательное решение, информация отсутствует. Если план будет принят, китайские производители солнечных панелей должны будут получать лицензии от властей на местах на экспорт соответствующих технологий. В США представители отрасли уже заявили, что предложенные ограничения наглядно демонстрируют необходимость быстрого масштабирования производства солнечных решений в США.

Известно, что кремний добывается из кремнезёма с последующим получением слитков, которые нарезаются для создания пластин панелей с последующей дополнительной обработкой для того, чтобы те могли преобразовать солнечный свет в энергию. Китайские ограничения экспорта касаются оборудования, используемого на промежуточных стадиях производства. Доминирование Китая в данной сфере вызывает серьёзную обеспокоенность в США, Европе и Индии, поскольку все регионы намерены активно развивать солнечную энергетику.

Как сообщает The Wall Street Journal, китайские компании контролируют примерно 80 % глобальной цепочки поставок для производства в данной сфере и выпускают около половины оборудования для производства солнечных панелей и их компонентов. Кроме того, только 3 % слитков и кремниевых пластин уровня, необходимого для солнечной энергетики, выпускаются за пределами Китая. Более того, по данным TrendForce, сегодня только китайские компании способны выпускать большие 182- и 210-мм пластины, на которые в 2023 году, по данным агентства, будет приходиться до 96 % рынка.

В прошлом году в США принят закон, в числе прочего поощряющий производство кремниевых слитков и пластин на территории страны, но пока такая продукция здесь фактически не выпускается. Многие крупные компании намерены вложить миллиарды долларов в развитие отрасли, предполагается, что производство будет налажено в ближайшие годы — техпроцесс очень похож на тот, что используется при создании кремниевых пластин для полупроводников.

Источник изображения: Sungrow EMEA/unsplash.com

Китай, похоже, не намерен мстить за ограничения на экспорт в страну полупроводников, но просто рассчитывает сохранить доминирующие позиции в отрасли и помешать иностранным компаниям создавать собственные производственные цепочки. При этом санкции Китая вряд ли будут столь разрушительными, как ограничения на экспорт чипов, вводимый в отношении Китая Соединёнными Штатами и их союзниками, поскольку технология выпуска солнечных панелей намного проще и у США имеется всё необходимое для создания собственного производства.

Впрочем, США всё равно грозят неприятности, поскольку невозможность быстрой организации выпуска больших панелей из-за отсутствия доступа к передовым технологиям скажется на себестоимости местных решений. Кроме того, поиск альтернатив китайской продукции может занять в некоторых случаях годы.

Известно, что в ответ на рост американских тарифов на ввоз в США панелей китайского производства, Пекин организовал строительство заводов на территории Юго-Восточной Азии, на которую приходится примерно 80 % импорта солнечных панелей для США. В декабре местное Министерство торговли обнародовало выводы о том, что китайские компании таким образом обходят тарифные ограничения, при этом по-прежнему выполняя наиболее высокотехнологичные процессы на территории Китая.

Компания Lightyear прекратила производство электромобиля Lightyear 0 со встроенными солнечными панелями и ценой 250 тыс. евро спустя три месяца после начала. Вместе с тем было объявлено о намерении сосредоточиться на выпуске менее дорогой модели Lightyear 2 для массового рынка.

Источник изображений: Lightyear

Как отметила Lightyear в блоге, откат назад является частью «стратегической реструктуризации». И теперь компания сосредоточится на выпуске электромобиля Lightyear 2 стоимостью менее $40 000, который будет запущен в производство в конце 2025 года.

Принять такое решение было непросто, сообщила Lightyear, так как это отразится на её сотрудниках, а также на взаимоотношениях с «инвесторами, клиентами, поставщиками и правительством». Это, в частности, может отразиться на компании Valmet Automotive, с которой Lightyear заключила контракт на сборку Lightyear 0 (и которая ранее в январе объявила о возможных увольнениях в подразделении, ответственном за производство автомобиля).

Что касается причин, из-за которых Lightyear решила остановить производство Lightyear 0, то объяснения весьма расплывчаты. По словам компании, за последние несколько месяцев ей пришлось столкнуться с несколькими проблемами, и этот шаг призван «защитить её видение».

Lightyear также сообщила об обращении в суд с просьбой «приостановить процедуру по оплате» компании, ответственной за изготовление Lightyear 0. По всей видимости, речь идёт о Valmet Automotive, на заводе которой в Уусикаупунки (Финляндия) был начат в ноябре прошлого года серийный выпуск электромобиля на солнечных батареях. На данный момент неизвестно, сколько штук Lightyear 0 успели собрать за три месяца. На начальном этапе компания планировала выпустить около 946 единиц этой модели.

Более доступный электрокар Lightyear 2, представленный на выставке CES 2023, тоже оснащён солнечными панелями. Запас хода новой модели от одного заряда батареи составлянет 800 км. Компания заявила, что Lightyear 2 получит «все инновации Lightyear 0 за небольшую часть рыночной цены». Согласно её объявлению, опубликованному в понедельник, уже есть «20 000 предварительных заказов от владельцев автопарков» на кроссовер Lightyear 2.

Согласно данным аналитиков, в 2022 году в США было установлено солнечных панелей на 23 % меньше, чем годом ранее. Специалисты винят в этом санкции против Китая, которые взвинтили цены на компоненты солнечных установок из Поднебесной.

Источник изображения: Nikkei

«Экономике чистой энергии Америки препятствуют её собственные торговые действия, — говорится в заявлении Эбигейл Хоппер, исполнительного директора SEIA. — Индустрия солнечной энергетики и систем хранения решительно стремится выстроить этичную цепочку поставок, но узкие места в поставках и торговые ограничения не позволяют производителям приобретать оборудование, необходимое для инвестирования в американские объекты».

Проблема в том, что лидером по производству поликристаллического кремния и изготовленных из него солнечных панелей и других компонентов в Китае является печально известный Синьцзян-Уйгурский автономный район. По мнению США, там используется принудительный труд, что следует пресекать. На поликремний из этого района США ввели до 200 % таможенных пошлин, а также установили ряд других ограничений для ввоза комплектующих для солнечных электростанций из Китая.

Производители из Юго-Восточной Азии нашли лазейку. Множество компаний из Таиланда, Вьетнама, Малайзии, Камбоджи и других стран стали закупать санкционную китайскую продукцию и продавать в США как собственную. В отношении подобных схем Министерство торговли США начало собственное расследование. Но ситуация стала настолько плохо влиять на темпы развёртывания солнечных установок в США, что президенту страны Джозефу Байдену пришлось вмешаться в ситуацию и выдать распоряжение как минимум два года не вводить таможенные пошлины на «солнечную» продукцию компаний из Юго-Восточной Азии.

Тем не менее, по множеству причин стоимость комплектующих заметно повысилась. Как отметили в отчёте специалисты SEIA (Ассоциации производителей солнечной энергии), установка новых солнечных мощностей коммунальными предприятиями снизилась в 2022 году на 40 % (до 10,3 ГВт). Установка панелей на частных домах выросла за это время на 37 % (до 5,8 ГВт), но по понятным причинам не могла компенсировать динамику спада на стороне крупных проектов. Как результат, за год новых солнечных установок в США было установлено на 23 % меньше — всего 18,6 ГВт.

«Мы не можем позволить себе тратить время на изменение торговых законов, поскольку надвигается климатическая угроза», — сказала Хоппер. Тем не менее, без принятия новых законов или поправок дело вряд ли сдвинется с мёртвой точки.

Подписанный в августе президентом США Закон о снижении инфляции установил ряд льгот для запуска производства солнечных панелей в США, и часть производителей уже выразила желание запустить новые заводы.

Сегодня солнечными панелями на крышах зданий в Токио оснащено 4 % строений. Согласно новым правилам, с 2025 года большинство новых зданий сразу получат солнечные батареи. Это снизит вредные выбросы и уменьшит стоимость жизни столичных жителей. Необходимые для этого поправки были приняты Токийской столичной ассамблеей в конце прошлой недели.

Источник изображения: Asia Chang/Unsplash

Разговоры о новой программе пошли ещё в сентябре. Власти намеревались обязать «крупных столичных застройщиков» принять практику обязательной установки солнечных панелей на всех или почти на всех новых зданиях. Подобная инициатива привела бы к увеличению стоимости проектов и более длительной окупаемости, за что, прежде всего, обязаны были бы заплатить покупатели жилья.

Установка солнечной батареи мощностью 4 кВт на жильё площадью менее 2000 м² (как требуют новые правила) ведёт к наценке в размере примерно $7200. Эти затраты могут окупиться в течение десяти лет или шести лет в случае получения государственных субсидий ($728 за кВт). Владелец жилья с солнечной батареей на крыше может как сам пользоваться солнечной энергией, так и продавать её в сеть. При желании можно будет установить аккумуляторы дома и, тем самым, защитить себя от перебоев с энергией. Тогда сработают сразу два фактора: чистая энергетика и повышение комфорта.

Считается, что в Токио главным источником углеродных выбросов являются жилые постройки. Программа по перестройке старого жилого фонда в новый уже утверждена и реализуется. С 2025 года солнечными панелями начнут оснащать даже небольшие жилища площадью менее 2000 м², что раньше делать не заставляли. Работами будут заниматься около 50 застройщиков, каждый из которых в год вводит в эксплуатацию в среднем 20 000 м² жилья. Если всё пойдёт по плану, к 2050 году Токио выйдет на нулевой выброс углекислого газа.