Як долучитися до "зеленої" революції

Поки Росія фінансує війну завдяки прибуткам від викопного палива, провідні економіки світу інвестують у проривні енергетичні рішення: від перовскітних панелей (сонячні панелі на основі кристалічної структури перовскіту, яка ефективно перетворює сонячне світло на електрику) і квантових наноматеріалів до сонячної генерації в космосі та технологій збирання енергії з випаровування.

Ці розробки змінюють глобальний ландшафт енергетики. Для України, яка бореться за незалежність і відбудовує інфраструктуру, важливо не лишитися осторонь і шукати своє місце в інноваційних ланцюгах майбутнього.

Сонячні панелі на основі перовскітів

Легкі, гнучкі та ефективні. У тонкоплівкових перовскітних PV-технологіях досягають ефективності близько 26,7%. Вони знижують витрати на матеріали й виробництво, відкриваючи можливості для вмонтування в будівлі та мобільні пристрої. До 2030 року такі панелі можуть зайняти 10-15% ринку сонячної енергетики.

Як це працює? Перовскітні сонячні батареї функціонують на основі взаємодії сонячного світла з тонким шаром гібридного органо-неорганічного матеріалу на основі галогенідів свинцю або олова. Ця технологія пропонує більш доступну альтернативу традиційним кремнієвим сонячним панелям.

Перовскітні сонячні елементи стрімко виходять на сцену енергетичних інновацій. Їх удосконалюють провідні центри. Дослідники з KAUST та Helmholtz-Zentrum Berlin досягли рекордного ККД – 31,2% – завдяки технології лезового нанесення шарів.

Учені з Advanced Technology Institute Університету Суррея продовжили термін служби батарей на 66%, а команда Міського університету Гонконгу створила елементи з ККД 25%, які зберігають 95% ефективності після 2 тис. годин роботи.

Цікавляться технологією і великі компанії, і уряди. Китайська GCL Group Holdings зводить у Сучжоу найбільший у світі завод з виробництва перовскітних батарей. Американська Swift Solar планує запустити виробництво через два-три роки, а Міністерство економіки, торгівлі та промисловості Японії (METI) має намір впровадити 20 ГВт потужностей на базі перовскітних технологій до 2040 року.

Квантові крапки в сонячних панелях

Ці наночастинки здатні збільшити ефективність сонячних панелей, захоплюючи більш широкий спектр світла.

Американська компанія First Solar з Арізони виходить на новий рівень технологій. Вона оголосила про довгострокове партнерство з UbiQD з Нью-Мексико – стартапом, що спеціалізується на передових матеріалах. Мета співпраці – масштабувати вмонтування квантових точок у сонячні панелі, що може стати проривом для сектору відновлюваної енергетики США.

Після кількох років лабораторних тестів First Solar планує додавати спеціальний шар квантових точок від UbiQD до своїх тонкоплівкових двосторонніх панелей. Це дозволить ефективніше захоплювати відбите від землі світло. Комерційне впровадження технології заплановане на 2026 рік і саме цей крок називають найбільшим поштовхом до розвитку квантових інновацій у сонячній енергетиці.

Evapolectricity – генерація з випаровування

Унікальна технологія, що перетворює випаровування вологи на електрику за допомогою термоелектричного елемента і гідрогелю.

Учені з Китайського університету Гонконгу (CUHK) та Національного університету Сінгапуру (NUS) розробили крихітний пристрій, який перетворює тепло від випаровування вологи з повітря на електрику. Ця галузь відома як гідровольтаїка, яка має на меті перетворення вологи на енергію. Привабливість цього підходу очевидна: вітер і сонце зʼявляються і зникають, а волога є всюди і завжди.

Як це працює? Евапоелектричний генератор складається з пористого гідрогелю з полівінілового спирту (ПВС) та термоелектричного генератора. Коли вода випаровується з гелю, вона охолоджує верхню поверхню. Різниця температур між прохолоднішою верхньою частиною і теплішою основою генерує електроенергію за допомогою термоелектричного ефекту – сонячне світло не потрібне.

Космічна сонячна енергетика

Сонячні станції на орбіті можуть генерувати енергію без технологічних обмежень, характерних для земних умов. Дослідження показують, що космічні сонячні системи можуть забезпечити до 80% енергоспоживання Європи до 2050 року, знижуючи витрати на енергетику на 15%. Як це працює?

Космічні сонячні батареї (SBSP), які дали позитивні результати, використовують геліостатну конструкцію. Конструкція, яку імітує система, використовує дзеркальні рефлектори для збору сонячного світла на орбіті. Потім сонячне світло передається на станції на Землі і перетворюється на електроенергію.

Наземна відновлювана енергетика має слабку ланку: вона залежна від погоди і не завжди може гарантувати стабільне постачання електрики. До цього додається різна собівартість генерації. Саме тому науковці звертають увагу на космічну сонячну енергетику. Її головна перевага – робота поза атмосферою, де нема ні ночі, ні хмар. Це дозволяє отримувати безперервну потужність у масштабах гігаватів і розглядати SBSP як майбутнє централізоване джерело "чистої" енергії.

Місце України в новій енергетиці

Хоча ці інновації тестуються в технологічно розвинених державах, проте Україна як одна з ключових ІТ-держав може відігравати одну з провідних ролей у глобальних ланцюгах через залученість у виробництві перовскітних панелей. Ці виробничі процеси простіші та дешевші, ніж для випуску традиційних панелей. Це пов'язано з використанням дешевших матеріалів і простіших методів нанесення перовскіту.

Що ми можемо робити вже зараз? Найбільш перспективним для України вбачається використання перовскітно-кремнієвих тандемних СЕС. Їх ККД досягає 31% з масштабованими методами нанесення (blade-coating). Це дахові та фасадні рішення для лікарень, шкіл та логістики. Тісні зв’язки з Японією дозволять залучати японських інвесторів і технології для налагодження виробництва в Україні.

Для України, яка одночасно відновлює зруйновану інфраструктуру і бореться за свою незалежність, інвестування в енергетичні інновації – стратегічна необхідність. Чим раніше ми вкладемо туди ресурси, тим швидше забезпечимо собі стійкість, енергетичну безпеку і місце серед лідерів нового "зеленого" порядку денного.