Европейская энергия Солнца и швейцарские технологии

Так сельское хозяйство можно комбинировать с производством энергии. С помощью полупрозрачных солнечных модулей от Insolight можно производить электроэнергию на сельскохозяйственных полях и в теплицах, не жертвуя при этом пахотными землями. Insolight

Евросоюз рассчитывает, что швейцарская стартап-компания из кантона Во поможет европейской солнечной энергетике.

Этот контент был опубликован 22 октября 2020 года - 07:00

Русскоязычную версию материала подготовил Игорь Петров.

Европейский Союз (ЕС) рассчитывает на то, что стартап-компания Insolight из кантона Во поможет придать производству солнечных батарей в Европе новый импульс. Долгое время почти полной монополией на этом рынке обладали азиатские конкуренты. Высокоэффективная фотоэлектрическая технология Swiss Made открывает новые перспективы.

Эта история не лишена определенной иронии. Еще 2000 году Европа вместе с США прочно лидировали как в развитии фотоэлектрических технологий, так и в производстве модулей и систем для солнечной энергетики. Потом что-то пошло не так, и десять лет спустя этот рынок своей продукцией наводнили азиатские конкуренты: японцы, корейцы, но прежде всего китайцы.

Сегодня почти все крупнейшие производители солнечных батарей находятся в китайских руках. Более 80% солнечных батарей-модулей, установленных по всему миру, произведено в Китае. Сотни европейских компаний, работающих в этом секторе, были закрыты или вынуждены перепрофилироваться. Эта битва проиграна, но, как говорится, война продолжается, последнее слово еще не сказано. 

Недавно был запущен целый ряд инициатив, направленных на то, чтобы вдохнуть новую жизнь в европейскую фотоэлектрическую промышленность. В их число входит проект Hiperion. Его цель — вывод на мировой рынок высокоэффективных солнечных модулей, основанных на инновационной технологии швейцарской стартап-компании Insolight. Европейская комиссия профинансировала проект в прошлом 2019 году на сумму 10,6 млн евро.

Мировой рекорд

Компания Insolight была основана в 2015 году тремя бывшими студентами Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL). Получив первый опыт работы в реальной промышленности, они решили создать стартап, выбрав для этого территорию основанного EPFL инновационного парка в городе Экублен (Ecublens, кантон Во). Цель была - разработать новое поколение высококонцентрированных фотоэлектрических модулей.

Что это значит — «высококонцентрированных»? А вот что: в то время как обычные солнечные панели используют для получения энергии особенности микроструктуры кремниевых ячеек, эти высококонцентрированные модули в типично швейцарском стиле работают на небольшом инновационном добавлении к уже известной технологии. В данном случае речь идет об увеличительных линзах. 

Нынешние технологии разворачивают на свет весь модуль. Для этого требуется очень массивное и тяжелое оборудование. В этом модуле за солнцем следит, как этакий глаз, каждая ячейка в отдельности. swissinfo.ch

Это позволяет фокусировать лучи на высокоэффективных миниатюрных фотогальванических элементах. Этот эффект может испытать на себе каждый: возьмите лупу и сконцентрируйте у себя на ладони луч солнечного света. Чувствуете? Вот именно!

Линзы едва ли не на порядок повышают эффективность солнечной энергосистемы за счет экспоненциального увеличения количества солнечного света, который «захватывается» ячейками и преобразуется в электричество.

«В 2016 году мы установили мировой рекорд с этой технологией и достигли КПД на уровне в 36%, что почти в два раза больше, чем КПД обычных солнечных панелей, имеющихся на рынке». Об этом нам рассказывает Давид Шупписсер (David Schuppisser), руководитель отдела разработки бизнес-стратегий компании Insolight.

«Этот рекорд, подтвержденный и сертифицированный Институтом солнечных энергетических систем им. Фраунхофера во Фрайбурге (Германия), позволил начать мобилизовывать ресурсы и перейти от лабораторного прототипа к модулям, готовым к выводу на рынок». Такие высокопроизводительные модули на самом деле тоже не такая уж и новинка.

Совершенно иная задача

Первые прототипы были представлены уже около двадцати лет назад. Первоначально они использовались на искусственных спутниках земли. Ввиду очень ограниченного пространства на раскладных «крыльях» спутников, на которых крепятся энергетические панели, очень важно было максимизировать «энергетическую урожайность» с каждого квадратного метра.

На Земле до сего дня такого рода идеи использовались в составе огромных «концентрационных модулей». Они оснащены подвижной конструкцией в составе объективов и зеркал. С помощью электродвигателя происходит их непрерывное «поднастройка», с тем чтобы они, как подсолнухи, всегда ориентировались на солнечный диск. Что касается компании Insolight, то она смогла сделать действительно революционное открытие, разработав точно такую же систему, только на микроуровне. 

Давид Шупписсер (David Schuppisser), руководитель отдела разработки бизнес-стратегий компании Insolight swissinfo.ch

А что тут такого? Ну взяли и уменьшили слона до мухи! Но не все так просто. Речь идет в данном случае, во-первых, о парадоксе скалирования: просто уменьшить что-либо оказывается невозможным, так как характер и характеристики взаимного соотношения частей и элементов данной технологической конструкции начинают меняться в этом случае сложным, нелинейным образом. Кроме того, в течение дня эта технология должна обеспечить «доворот» ячеек до сдвинувшегося солнца в масштабе всего нескольких миллиметров. 

И это уже совершенно иначе сформулированная задача. И наконец! «Наша инновация состоит в миниатюризации направляющей системы. Этого мы добиваемся в формате плоского тонкого модуля, который может быть установлен на крыше или еще где-то, как и любая другая обычная солнечная панель. Отличие только состоит в том, что нынешние технологии концентрации разворачивают на свет весь модуль. Поэтому тут требуется очень массивное и тяжелое оборудование. У нас же за солнцем следит, как этакий глаз, каждая ячейка в отдельности», — подчеркивает Давид Шупписсер.

Двойное использование сельскохозяйственной инфраструктуры

Проект Hiperion объединяет полтора десятка партнеров из самых разных стран, исследовательских центров и коммерческих компаний. К 2022 году в рамках этого проекта должна возникнуть первая промышленная линия по производству инсоляционных модулей с КПД в 29%. Эти модули повысят энергоэффективность систем добычи солнечной энергии по крайней мере на треть по сравнению с обычными кровельными панелями. Правда, себестоимость такой продукции остается относительно высокой. Поэтому пока компания Insolight намерена сосредоточиться на поставке своих модулей для аграрного сектора.

Для этой цели компания разработала полупрозрачную версию панелей. Это позволяет устанавливать их на крышах теплиц, что одновременно дает возможность вырабатывать электроэнергию и пропускать при этом достаточно света для растений, высаженных в теплицах или в иных схожих легких конструкциях. В случае теплицы достаточно покрыть такими модулями около 50% крыши, обращенной на юг. Система может вырабатывать электроэнергию, даже используя только рассеянный солнечный свет.

«Мы пока единственные, кто способен предложить сельскому хозяйству такое решение. Для достижения климатических целей, поставленных европейскими странами, мы должны в год покрывать солнечными батареями-коллекторами от 500 до 750 квадратных километров поверхности», — говорит Д. Шупписсер. «Так что теперь задача состоит в том, чтобы найти подходящие участки без нанесения земельным ресурсам неоправданного ущерба. Отсюда и идея двойного использования сельскохозяйственной инфраструктуры».

«Солнечная долина» в Германии

В период с 2013 по 2018 год по распоряжению Европейской комиссии в ЕС действовали антидемпинговые пошлины на импорт китайских солнечных батарей. Брюссель обвинял Пекин в агрессивном субсидировании своей продукции и в использовании методов недобросовестной торговой конкуренции. Так или иначе, европейской фотоэлектрической промышленности был нанесен ущерб, а какого-либо позитивного эффекта эти меры не дали. 

Поэтому два года назад все ограничения в этой области были отменены. В настоящее время ЕС идет иным путем, фокусируясь на европейских высокоэффективных солнечных технологиях, таких как технология, разработанная в рамках проекта Hiperion. Здесь есть еще над чем подумать. С одной стороны, вторжение китайской продукции в Европу привело к резкому падению цен, но, с другой стороны, оно способствовало более быстрому распространению солнечной энергетики в Европе. 

Однако импорт продукции, полностью собранной в Китае, негативно влияет на экологический баланс солнечной энергетики. Возникает также вопрос об энергетической зависимости европейских стран от Пекина. Поэтому в ЕС сейчас хотят не только сократить потребление ископаемого топлива, но еще и стать менее зависимыми от импорта новейших технологий. Принять участие в реструктуризации фотоэлектрической промышленности в Европе намерена и другая швейцарская компания. Речь идет о фирме Meyer Burger из города Тун (кантон Берн). 

Несколько месяцев назад она решила возобновить производство фотоэлектрических модулей в так называемой «Солнечной долине» (Solar Valley) в Восточной Германии в печально известном городе Биттерфельд-Вольфен (Bitterfeld-Wolfen). Во времена ГДР тут совершенно варварским способом функционировала химическая промышленность, оставив после падения режима настоящую экологическую катастрофу. Сегодня тут пытаются развивать экологически чистые энергетические технологии. 

Этот кластер в теории может удовлетворить по меньшей мере одну треть спроса на солнечные батареи в Европе уже в течение следующих пяти лет. Проект компании Meyer Burger не противоречит планам Insolight. Давид Шупписсер говорит, что «эти планы демонстрируют готовность Европы перестроить фотоэлектрическое производство и создать новые производственные цепочки, используя имеющийся опыт и мотивируя компании не конкурировать, а работать сообща».

Поделиться этой историей