Увеличение срока службы и снижение стоимости солнечной электростанции

Срок службы ТЭС и АЭС составляет 30 – 40 лет, полупроводниковых СЭ превышает 50 лет, так как вза­имодействие фотонов с атомами и электронами не при­водит к деградации кристаллической структуры и изменению скорости поверхностной и обьемной рекомбинации не основных носителей заряда. Однако солнечные модули (СМ) имеют срок службы 20 в тропическом климате и 25 – в умеренном климате из-за старения полимерных материалов – этиленвини-лацета и тедлара, которые используются для герметизации СЭ в модуле. Для увеличения срока службы модуля необходимо исключить из его конструкции полимерные материалы. В новой конструкции солнечного модуля СЭ помещены в стеклопакет из двух листов стекла, соединенных по торцам пайкой или сваркой. Технология герметизации торцов гарантирует герметичность модуля в течение 50 лет. Для снижения температуры СЭ и оптических потерь внутренняя полость модуля заполнена кремнийорганической жидкостью.

Новая бесполимерная технология сборки солнечного модуля, разработанная во ВНИИЭСХ, была использована для создания эффективной вакуумной прозрач­ной теплоизоляции (ВПТИ), которая состоит из двух сваренных по торцам пластин стекла с вакуумным зазором 50 мкм. При наличии инфракрасного (ИК) покрытия на внутренней поверхности стекол сопротивление теплопередаче может быть увеличено в 10 раз по сравнению с одинарным остеклением зданий. Солнечные коллекторы с вакуумным остеклением будут нагревать воду не до 60 , а до 90 °С, т.е. из типа установок для горячего водоснабжения они переходят в новый тип установок – для отопления зданий. В теплицах и зимних садах потери энергии уменьшаются на 50 %. Облицовка южных фасадов зданий плитами вакуумной прозрачной теплоизоляции с селективным покрытием толщиной 12 мм превращает здание в гигантский солнечный коллектор, эквивалент­ный сооружению со стенами увеличенной толщины на 1 м кирпичной кладки.

Особенно эффективно использование ВПТИ в южных районах России и в республиках Бурятия, Якутия, где в условиях зимнего антициклона при температуре воздуха – 30 °С температура селективного покрытия ВПТИ толщиной 10 мм составляет + 30 °С. Использование ВПТИ в летние месяцы позволит на 50 % снизить затраты на кондиционирование зданий.

Стоимость установленного 1 кВт мощности состав­ляет, дол: ГЭС – 1 000 – 2 500, ТЭС – 800 – 1 400, ВЭС – 800 – 3 000, АЭС – 2 000 – 3 000.

Основным компонентом современных СЭС, определяющим их стоимость, является солнечный модуль, изготовляемый из СЭ на основе кремния. Стоимость СЭС 1 000 дол/кВт прогнозируется достигнуть в 2020 г.

Основные пути снижения стоимости СЭС: повышение КПД СЭС, увеличение размеров СМ и объема производства, снижение стоимости солнечного кремния, уменьшение расхода солнечного кремния на единицу мощности СЭС, комбинированное производство электроэнергии и тепла на СЭС.

Максимальный размер солнечного модуля ограничен размерами стекла и составляет 2,5x3 м при электрической мощности 1 кВт. Объем производства СМ растет на 30 % в год, а их стоимость с 1976 г. снизилась в 10 раз.

В России разработана бесхлорная технология производства поликристаллического кремния стоимостью 15 дол/ кг, что в два раза ниже стоимости поликремния на европейском рынке.