Как приобщиться к "зеленой" революции

Пока Россия финансирует войну благодаря доходам от ископаемого топлива, ведущие экономики мира инвестируют в прорывные энергетические решения: от перовскитных панелей (солнечные панели на основе кристаллической структуры перовскита, которая эффективно преобразует солнечный свет в электричество) и квантовых наноматериалов до солнечной генерации в космосе и технологий сбора энергии из испарения.

Эти разработки меняют глобальный ландшафт энергетики. Для Украины, которая борется за независимость и восстанавливает инфраструктуру, важно не остаться в стороне и искать свое место в инновационных цепях будущего.

Солнечные панели на основе перовскитов

Легкие, гибкие и эффективные. В тонкопленочных перовскитных PV-технологиях достигают эффективности около 26,7%. Они снижают затраты на материалы и производство, открывая возможности для встраивания в здания и мобильные устройства. К 2030 году такие панели могут занять 10-15% рынка солнечной энергетики.

Как это работает? Перовскитные солнечные батареи функционируют на основе взаимодействия солнечного света с тонким слоем гибридного органо-неорганического материала на основе галогенидов свинца или олова. Эта технология предлагает более доступную альтернативу традиционным кремниевым солнечным панелям.

Перовскитные солнечные элементы стремительно выходят на сцену энергетических инноваций. Их совершенствуют ведущие центры. Исследователи из KAUST и Helmholtz-Zentrum Berlin достигли рекордного КПД - 31,2% - благодаря технологии лезвийного нанесения слоев.

Ученые из Advanced Technology Institute Университета Суррея продлили срок службы батарей на 66%, а команда Городского университета Гонконга создала элементы с КПД 25%, которые сохраняют 95% эффективности после 2 тыс. часов работы.

Интересуются технологией и крупные компании, и правительства. Китайская GCL Group Holdings возводит в Сучжоу крупнейший в мире завод по производству перовскитных батарей. Американская Swift Solar планирует запустить производство через два-три года, а Министерство экономики, торговли и промышленности Японии (METI) намерено внедрить 20 ГВт мощностей на базе перовскитных технологий к 2040 году.

Квантовые точки в солнечных панелях

Эти наночастицы способны увеличить эффективность солнечных панелей, захватывая более широкий спектр света.

Американская компания First Solar из Аризоны выходит на новый уровень технологий. Она объявила о долгосрочном партнерстве с UbiQD из Нью-Мексико - стартапом, специализирующимся на передовых материалах. Цель сотрудничества - масштабировать встраивание квантовых точек в солнечные панели, что может стать прорывом для сектора возобновляемой энергетики США.

После нескольких лет лабораторных тестов First Solar планирует добавлять специальный слой квантовых точек от UbiQD к своим тонкопленочным двусторонним панелям. Это позволит эффективнее захватывать отраженный от земли свет. Коммерческое внедрение технологии запланировано на 2026 год и именно этот шаг называют самым большим толчком к развитию квантовых инноваций в солнечной энергетике.

Evapolectricity - генерация из испарения

Уникальная технология, превращающая испарение влаги в электричество с помощью термоэлектрического элемента и гидрогеля.

Ученые из Китайского университета Гонконга (CUHK) и Национального университета Сингапура (NUS) разработали крошечное устройство, которое превращает тепло от испарения влаги из воздуха в электричество. Эта отрасль известна как гидровольтаика, которая имеет целью преобразование влаги в энергию. Привлекательность этого подхода очевидна: ветер и солнце появляются и исчезают, а влага есть везде и всегда.

Как это работает? Эвапоэлектрический генератор состоит из пористого гидрогеля из поливинилового спирта (ПВС) и термоэлектрического генератора. Когда вода испаряется из геля, она охлаждает верхнюю поверхность. Разница температур между прохладной верхней частью и более теплой основой генерирует электроэнергию с помощью термоэлектрического эффекта - солнечный свет не нужен.

Космическая солнечная энергетика

Солнечные станции на орбите могут генерировать энергию без технологических ограничений, характерных для земных условий. Исследования показывают, что космические солнечные системы могут обеспечить до 80% энергопотребления Европы к 2050 году, снижая затраты на энергетику на 15%. Как это работает?

Космические солнечные батареи (SBSP), которые дали положительные результаты, используют гелиостатную конструкцию. Конструкция, которую имитирует система, использует зеркальные рефлекторы для сбора солнечного света на орбите. Затем солнечный свет передается на станции на Земле и превращается в электроэнергию.

Наземная возобновляемая энергетика имеет слабое звено: она зависима от погоды и не всегда может гарантировать стабильные поставки электричества. К этому добавляется разная себестоимость генерации. Именно поэтому ученые обращают внимание на космическую солнечную энергетику. Ее главное преимущество - работа вне атмосферы, где нет ни ночи, ни облаков. Это позволяет получать непрерывную мощность в масштабах гигаватт и рассматривать SBSP как будущий централизованный источник "чистой" энергии.

Место Украины в новой энергетике

Хотя эти инновации тестируются в технологически развитых государствах, однако Украина как одна из ключевых ИТ-государств может играть одну из ведущих ролей в глобальных цепочках из-за вовлеченности в производстве перовскитных панелей. Эти производственные процессы проще и дешевле, чем для выпуска традиционных панелей. Это связано с использованием более дешевых материалов и простых методов нанесения перовскита.

Что мы можем делать уже сейчас? Наиболее перспективным для Украины видится использование перовскитно-кремниевых тандемных СЭС. Их КПД достигает 31% с масштабируемыми методами нанесения (blade-coating). Это крышные и фасадные решения для больниц, школ и логистики. Тесные связи с Японией позволят привлекать японских инвесторов и технологии для налаживания производства в Украине.

Для Украины, которая одновременно восстанавливает разрушенную инфраструктуру и борется за свою независимость, инвестирование в энергетические инновации - стратегическая необходимость. Чем раньше мы вложим туда ресурсы, тем быстрее обеспечим себе устойчивость, энергетическую безопасность и место среди лидеров новой "зеленой" повестки дня.