Ученые разработали самоочищающиеся солнечные батареи, чтобы решить проблему пыли, которая тормозит развитие солнечной энергетики.
Основа технологии самоочистки — тонкая прозрачная электрочувствительная пленка, которая наносится на стекло или пластиковое покрытие солнечных панелей. Если концентрация пыли достигает критического уровня, специальные датчики активизируют пленку, которая с помощью электрического разряда отталкивает пыль. Образуется «волна» пыли, которая толкает загрязняющие частицы к краям панели и сбрасывает их на землю. В течение 2 минут удаляется около 90% пыли. Для работы системы требуется совсем немного электроэнергии. Эта технология изначально разрабатывалась совместно с NASA для использования в полетах на Луну и Марс, которые известны своей пыльной и сухой средой.
Насколько важна эта технология можно оценить по таким цифрам: 4 см3 пыли на 1 м2 уменьшают выработку энергии почти на 40%. Каждый месяц, например в Аризоне, на панели осаждается примерно в 4 раза больше пыли, Ближний Восток, Австралия и Индия — еще более «пыльные» регионы. Ее смывают водой, но это дорого, да и найти воду в пустыне (где выгоднее всего устанавливать солнечные панели) весьма проблематично.
Текущий объем рынка солнечных батарей составляет около 24 млрд долл. На солнечную энергетику приходится менее 0,04% мирового производства энергии, но если покрыть солнечными панелями всего лишь 4% пустынь Земли, этого хватит, чтобы удовлетворить все потребности человечества в энергии. Пыль была одним из серьезных препятствий в строительстве солнечных электростанций в безжизненных засушливых регионах, но с новой технологией самоочистки, возможно, там развернется масштабное строительство.
Сегодня для генерации электричества из солнечной энергии, в основном, используют различные варианты коллекторных генераторов, т.е. больших зеркал, нагревающих теплоноситель, который в свою очередь крутит турбину. Объясняется это тем, что при равных с панелями затратах на обслуживание коллекторы стоят гораздо дешевле, по сути, это пластины полированного металла. Но самоочистка сведет стоимость обслуживания солнечных электростанций из дешевых неподвижных панелей практически к нулю – потребуется всего 1-2 дежурных оператора. Однажды построенная, такая электростанция сможет работать 30 и более лет без дополнительных серьезных вложений, генерируя «дармовую» и абсолютно безопасную энергию. Кроме того, процедура наращивания мощностей и модернизации элементарна – нужно просто установить дополнительные панели. Это делает крупные солнечные электростанции конкурентоспособными и весьма привлекательными для стран, обладающих большими «запасами» солнечной энергии.
В настоящее время лидером в солнечной энергетике являются США. Только в этом году подписан контракт стоимостью 700 млн долл. на строительство в Аризоне двух солнечных электростанций общей мощностью 175 МВт, они будут введены в строй в 2012 г. Небольшая (0,5 км2) электростанция на солнечных панелях на авиабазе ВВС США NELLIS вырабатывает 14 МВт и обошлась в 100 млн долл. В пустыне Мохаве работает коллекторная солнечная электростанция мощностью более 500 МВт, она занимает 24 км2 и обошлась в 2 млрд долл. Для сравнения: планируемая к постройке АЭС в Армении будет стоить 5 млрд долл., вырабатывать 1000 МВт и строиться 5-7 лет. Как можно видеть, при наличии достаточных площадей и количества солнечного света, солнечная энергетика становится все привлекательнее и вполне может заменить некоторые устаревшие и опасные технологии генерации электроэнергии.