Экология — одна из наиболее острых тем современности. Климат, в том числе и по вине человека, меняется, и всё больше людей, уверенных, что надо перейти на «альтернативную энергетику». Главными претендентами на замену ТЭС, которая сейчас является основным источником энергии, выступают гелиоэнергетика и ветроэнергетика. Преимущества «альтернативной энергетики», казалось бы, очевидны: никаких вредных выбросов в атмосферу и низкая себестоимость энергии. Вроде всё хорошо, или всё-таки есть какие-то подводные камни? А в России такой способ получения энергии вообще используется? Давайте разбираться.

Согласно данным Ассоциации развития возобновляемой энергетики( АРВЭ) в 2023 году солнечные и ветровые установки выработали 0.79% от общего объёма электроэнергии. Согласитесь, выглядит как капля в море. ВИЭ России выработало только 4,462 млрд кВт. ч, когда как в Европе с помощью солнечных и ветряных электростанций (СЭС и ВЭС) получили 235 млрд кВт.ч.

Во многих государствах, в том числе и в России, существует план сокращению вредных выбросов в атмосферу. Одним из пунктов этого плана как раз и является замена нынешних источников энергии на альтернативные, поэтому в России начали активно строить ветрогенераторы и солнечные станции. На текущий момент на солнечные и ветровые станции приходится около 80% всей мощности ВИЭ нашей страны.

Возобновляемая энергия (ВИЭ) — энергия из природных ресурсов, которые возобновляются со скоростью выше энергопотребления. Условно говоря, ветреные потоки восполняются сами по себе, без какого-либо стороннего вмешательства, природа и так справляется.

Проблемы ВИЭ-станций в России

Страна у нас, как известно, большая поэтому гипотетически есть много места где можно установить солнечные электростанции. Естественно, выбирать нужна такие регионы, в которых солнечные дни не редкость: например, в Башкирии и Красноярском крае уже есть СЭС, которые во всю используются. Так за один 2022 год построили 9 СЭС, а ещё расширили 3 действующие станции.

Самая большая СЭС, Аршанская, находится в Калмыкии и способна вырабатывать 115,6 МВт. Находится она неподалёку от столицы республики, в которой 162 солнечных дня в году, поэтому энергии от такой станции может хватить на то, чтобы полностью обеспечить небольшой городок.

С ветряными электростанциями в России дела обстоят получше: их довольно таки много (около 40), и с каждым годом число ВЭС только растёт. А ещё в этом году в Дагестане планируют крупнейшую ВЭС в стране, которая должна будет вырабатывать 300 МВт. На фоне крупнейшей СЭС цифра выглядит внушительно, не так ли?

Казалось бы, станции строим, электричество получаем, только почему-то всё равно отстаём от других стран по выработке «зелёной» энергии. Дело тут в том, что это очень и очень дорогое: например, на строительство ВЭС в Дагестане выделили 50 миллиардов рублей. Вот и получается, что окупаются подобные проекты крайне медленно, поэтому и средства на них выделяют неохотно.

Безусловно, Россия потихоньку открывает новые станции альтернативной энергии, а компании, которые ветряные и солнечные установки производят, развиваются. Только вот и вопрос «энергии» стоит не так остро, как на Западе: природных ресурсов у нас очень много. Помимо этого, иностранные инвесторы и компании, которые производят детали для «зелёных» станций, из России ушли.

Нужно время, чтобы адаптироваться к новым условиям и перемены к лучшему не заставят себя ждать: как минимум, над выработкой ВИЭ в стране работают учёные. Как вам модульная ветроэнергетическая установка в Арктике?

Учёные и их разработки

Учёные Санкт-Петербургского политехнического университета (СПБПУ) смогли разработать модульную ветроэнергетическую установку мощностью 100 кВт специально для Арктики. Она адаптирована под суровый климат, а также оснащена новейшими цифровыми технологиями.

Подобные ветроэнергетические установки очень востребованы в Арктике. Наши экспертные маркетинговые исследования показали, что рынок ветроэнергетических установок может составить более 4500 изделий.

Главная фишка установки — лёгкость в транспортировке: состоит она из ветроколеса, гондола, башни, фундамента и системы самоподъёма. Каждый элемент можно будет доставить и смонтировать по отдельности, без каких-либо дополнительных расходов на технику. Более того, лопасти ветроколеса состоят из современных материалов, которые даже при слабом ветре способны генерировать на 20% энергии больше, чем прошлые модели.

Элементы ветроэнергетической установки должны иметь траспортно-весовые характеристики, обеспечивающие перевозку в стандартных контейнерах, и иметь высокую заводскую готовность (изготавливаться на Большой земле). Используемые материалы и покрытия должны надежно работать в арктических условиях, а монтаж должен проводиться без применения трудоемких бетонных работ, использования сварочных работ и тяжелой крановой техники.

Учёные уверенны в успешности своего проекта, и вот почему: все необходимые испытания они уже провели на цифровом двойнике установки. А ещё, подобный подход позволил и оптимизировать конструкцию под суровые условия Арктики, и судя по расчётам, 100 кВт должно с головой хватит для снабжения небольших населённых пунктов.

Но и это ещё не все: сотрудники Национального исследовательского технологического университета (НИТУ МИСИС) разработали полупрозрачные световые батареи, которые способны пропускать свет. А это значит, что теперь электроэнергию можно получать буквально дома!

Главная особенность новинки в том, что в ней применяют полупрозрачное покрытие из оксида индия-олова, которое увеличило КПД батарей с 3% до 12%.

Наша разработка поможет создавать два типа солнечных элементов — полупрозрачных, которые можно встраивать в окна домов, и тандемных. Полупрозрачные элементы, помимо генерации электричества, способны пропускать видимый свет. Это свойство позволит архитекторам и дизайнерам встраивать солнечные элементы в окна, фасады и другие конструкции самыми разными способами.

Разработка позволит снизить стоимость солнечных батарей и сделать их доступнее: наклеил себе на окна и спокойно заряжаешь телефон.

А что будет дальше?

Потенциал развития ВИЭ в России впечатляющий, как минимум, из-за её большой территории: на Дальнем Востоке можно установить солнечные электростанции, а в менее солнечных регионах использовать ветряки. Планы такие есть, главное от них не отказываться, а там, как знать, может и Европу вскоре догоним.

Альтернативная энергия сегодня — дело не только государства или крупных корпораций: учёные, да даже обычные люди в частных домах с солнечными установками, способствуют развитию этой важной отрасли. Так что, без альтернативной энергетики мы не останемся.