Реферат: Солнечная энергетика

РЕФЕРАТ

на тему:

“Солнечная энергетика”.

Содержание:

1. Введение.

2. Концепция Z.

 2.1. Водород — топливоXXI века.

 2.2. Солнечно-водороднаяэнергетика.

 2.3. Фотокатализ ифотосенсибилизация.

 2.4. Биофотолиз воды.

 2.5. Искусственныефотокаталитические системы разложения воды.

3. Основные принципыработы солнечных батарей.

4. Конструкции иматериалы солнечных элементов.

5. Солнечноетеплоснабжение.

 5.1. Оценка солнечноготеплоснабжения в России.

 5.2. Разработка ивнедрение первой в районе Сочи солнечно-топливной котельной.

6. Перспективы развития фотоэлектрическихтехнологий(производство солнечных элементов).

7. Выводы.

Список литературы.

1.ВВЕДЕНИЕ.

Одним из основныхфакторов, определяющих уровень развития общества, является егоэнерговооруженность, причем потребности человечества в энергии удваиваютсякаждые 10-15 лет. Потребление энергии за историю развития человечества (врасчете на одного человека) выросло более чем в 100 раз. Так, например,трехкратное увеличение населения США в XX столетии сопровождалось десятикратнымувеличением потребления энергии.

Современная энергетикаявляется топливной и более чем на 90% базируется на использовании химических топливна основе природных горючих ископаемых: нефти, газа, угля (и продуктов ихпереработки), запасы которых на планете ограниченны и будут в конце концовистощены. Это определяет, с одной стороны, необходимость энергосбережения иразработку высокоэффективных методов добычи и переработки всех доступныхископаемых топлив, а с другой — поиск новых источников энергии и получение наих основе синтетических топлив. Речь идет о синтезе с затратой энергии веществ,которые можно было бы использовать в качестве удобного для потребленияискусственного топлива. Более того, всевозрастающие проблемы человечества,связанные с защитой окружающей среды от химического, радиационного и тепловогозагрязнения, определяют ужесточение требований к экологической чистотеэнергодобывающих процессов.

2.1.ВОДОРОД — ТОПЛИВО XXI ВЕКА.

По мнению некоторыхспециалистов, одним из наиболее перспективных видов синтетических топливэнергетики XXI века является молекулярный водород. Среди его достоинств можновыделить:

1)      высокуюэнергоемкость; в расчете на единицу массы водород превосходит все природныетоплива: природный газ в 2,6 раза, нефть в 3,3 раза, целлюлозу в 8, З раза;

2)      химико-экологическуючистоту; единственным продуктом его окисления в любых режимах (при горении илиэлектрохимическом окислении) является вода (окись азота, являющаяся побочнымпродуктом сгорания водорода в воздухе, образуется в ничтожных количествах);

3)      практическинеисчерпаемые запасы дешевого сырья — воды, содержащей более 10% (по массе)водорода;

4)      возможность использованиятопливных элементов, реакции окисления водорода и восстановления кислородавоздуха с образованием воды в которых протекают на электродах и приводят кгенерации электрического тока, позволяют эффективно доставлять ипреобразовывать энергию в удобный для потребления электрический вид. Важно, чтоКПД современных топливных элементов существенно больше КПД любых энергетическихсистем, основанных на сжигании топлива, и достигает в настоящее время -80%,тогда как КПД дизельных двигателей <30%.

 Кроме того, водород — нетолько высокоэффективное топливо, но и ценное сырье для химическойпромышленности.

Препятствием кпрактическому использованию водорода в качестве синтетического топлива являетсяего высокая стоимость. К тому же хранение и использование такого топлива вбольших количествах сопряжены с некоторыми трудностями. Так, при использованииводорода в качестве топлива в автомобильных двигателях его масса составитменьше 1% массы баллона, в котором он находится. Однако эти проблемы не носятпринципиального характера. Вместо водорода, хранящегося в газовых баллонах,предполагается, например, использовать химически связанный сплавами некоторыхметаллов водород. Так, лантан-никелевые и железо-титановые сплавы могутобратимо связывать 100 объемов водорода на 1 объем сплава.

2.2.СОЛНЕЧНО-ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

 

Несмотря на всепреимущества водорода в качестве синтетического топлива, принципиальнымостается вопрос об источнике энергии для получения водорода из воды. В основномрассматриваются три альтернативных источника: термоядерная, атомная и солнечнаяэнергия. Однако возможности широкого использования внутренней (термоядерной иатомной) энергии неразрывно связаны с проблемой теплового загрязнения среды —нарушения теплового баланса и повышения температуры Земли. На эту проблемувпервые указал академик Н.Н. Семенов. Согласно его оценкам, перегрев Земли на3-4°С может привести к глобальному негативному изменению климата. Присовременных темпах развития энергетики на основе внутренних источников теплаизменение климата Земли может наступить уже в ближайшие 30-50 лет. Этоопределяет принципиальное ограничение дальнейшего развития энергетики на основевнутренних источников энергии и стимулирует поиск новых источников, невызывающих нарушения теплового баланса Земли. С этой точки зрения солнечнаяэнергия является одним из наиболее экологически чистых источников энергии. Всвязи с этим возникает вопрос: способна ли энергетика, основанная наиспользовании солнечного излучения в Качестве первичного источника энергии,обеспечить энергетические потребности человечества?

Годовое потреблениеэнергии человечеством за счет всех источников энергии в настоящее времясоставляет -1017 ккал. Сравнение этой величины с потоком поглощаемой Землейсолнечной энергии (~8 • 1020 ккал/год), использование которой не превышает 2 •10-3 % (схема 1), показывает, что резервы солнечной энергии значительнопревышают не только современные, но и будущие энергетические потребностичеловечества.

В связи с большимирезервами и экологической чистотой в последние годы все более популярнойстановится концепция солнечно-водородной энергетики, основанной напреобразовании солнечной энергии в химическую в результате разложения воды исочетающей в себе все достоинства водорода в качестве топлива и солнечнойэнергии в качестве первичного источника. Схема такой идеальнойсолнечно-водородной энергетики, включающей фоторазложение воды с последующимтранспортом и преобразованием водородного топлива в удобную для потребленияэлектрическую форму энергии, представлена на схеме 2.

Следует отметить, что посравнению с прямым преобразованием солнечной энергии в электрическую на основеполупроводниковых солнечных батарей промежуточное аккумулирование солнечнойэнергии в топливной форме водорода в рамках солнечно-водородной энергетикиуспешно решает проблему суточной и сезонной зависимости потока солнечнойэнергии.

В настоящее времяпредложено несколько основных путей для разложения воды под действиемсолнечного излучения. Некоторые из них являются косвенными. Например, термохимическиеметоды, основанные на использовании тепла, полученного за счет солнечнойэнергии, или электролиз воды за счет электроэнергии от полупроводниковыхсолнечных батарей или тепловых электростанций. Однако исследование природногопроцесса конверсии солнечной энергии в химическую (фотосинтеза) показываетпринципиальную возможность прямого фотохимического разложения воды солнечнымсветом. В связи с этим в последние годы весьма интенсивно развиваютсяфотохимические методы получения водорода из воды, основанные либо наискусственных фотохимических системах, либо на применении биологических систем(растений, микроскопических водорослей, фототропных бактерий),фотосинтетический аппарат которых может быть использован для выделения водорода- биофотолиз воды.

Из повседневного опытаизвестно, что чистая вода в любом агрегатном состоянии совершенно прозрачна дляпадающего на поверхность Земли солнечного света, основная часть которогоприходится на область видимого и ближнего инфракрасного излучения (0,3-1,0 мкм).Заметное поглощение электромагнитного излучения водой, способного привести к еефоторазложению, начинается лишь с длин волн короче 0,2 мкм, практическиотсутствующих в спектре солнечного излучения, достигающего поверхности Земли.Это означает, что процессы прямого фотолиза воды с участием ееэлектронно-возбужденных состояний не могут быть использованы для конверсиисолнечной энергии в химическую. Таким образом, как и в природном фотосинте­зе,эффективное фотохимическое разложение воды солнечным светом возможно только наоснове фо­токаталитических процессов.

2.3.ФОТОКАТАЛИЗ И ФОТОСЕНСИБИЛИЗАЦИЯ

Специфической особенностью фотокаталити­ческих процессов по сравнению собычным «темновым» катализом является, с одной стороны, чув­ствительностьхимической системы к действию света и, с другой — возможность осуществления ка­талитическихреакций превращения субстрата в продукт с положительным изменением свободнойэнергии системы AG > 0. В связис этим при разра­ботке искусственных фотокаталитических систем разложения водысолнечным светом используют явления фотосенсибилизации и фотокатализа. Фо­тосенсибилизация- это изменение спектральной области чувствительности химических соединений,происходящее вследствие процессов переноса энергии или электрона от веществ, называемыхсенсибилизаторами, которые поглощают свет дру­гой спектральной области (обычноболее длинно­волновой). Фотокатализ — это явление индуцирова­ния химическихпревращений при действии света -на системы, содержащие химические соединения-участники реакции и вещества, называемые фото­катализаторами, которыеиндуцируют при погло­щении света химические превращения участников реакции,многократно вступая с ними в химические взаимодействия и регенерируя свойсостав после каждого цикла промежуточных взаимодействий.

Следует отметить, что в чистом виде явление как фотокатализа, так ифотосенсибилизации встреча­ется редко. В большинстве фотокаталитическихпроцессов одни и те же вещества выполняют функ­цию и фотосенсибилизатора ифотокатализатора. Так, например, в фотокаталитическом процессе при­родногорастительного фотосинтеза, приводящего в общем виде к восстановлениюуглекислого газа до органических соединений и окислению воды:

/>

хлорофилл (ХЛ) выступает и фотосенсибилизато­ром и фотокатализатором.Более 90% хлорофилла растительной клетки входит в состав хлорофилл-белковыхкомплексов, выполняющих функцию фо­тосенсибилизатора (S) и обеспечивающих эффек­тивное поглощение солнечногоизлучения в резуль­тате их электронного возбуждения (S—»-S*).Такие комплексы играют роль своеобразной антенны для улавливания солнечногосвета, характеризующегося относительно низкой плотностью потока энергии наединицу поверхности (средняя интенсивность падающего на поверхность Земли светав южных районах России составляет -2,2 • 10-2 ккал/(см2 •с)). Энергия электронного возбуждения антенных комплексов с эффективностью,близкой к 100%, передается димеру Р хлорофилла (S* + Р—Р*), входящему в составреакционного центра и выполняющему функцию фотокатализатора суммарного процессапереноса электронов от воды к никотина-мидадениндинуклеотид фосфату (NADP+):

/> ()

Восстановленная форма NADPH участвует в дальнейших темновыхбиохимических реакциях, приводящих к образованию органических соединений изуглекислого газа.

2.4.БИОФОТОЛИЗ ВОДЫ

 

Основные фотокаталитические процессы природного фотосинтеза растений,протекающие в реакционном центре и описываемые так называемой Z-схемой (схема 3) с двумяфотосистемами ФС1 и ФС2, были подробно рассмотрены в [2]. В общем видереакционный центр каждой фотосистемы содержит фотокатализаторы Р700 и Р680 наоснове хлорофилла, первичные акцепторы А1, А2 и доноры D1, D2электрона, цепь электронного транспорта (ЦЭТ), соединяющую две фотосистемы, атакже катализаторы образования О2 и NADPH.

Первичные стадии фотосинтеза могут быть рассмотрены как своеобразныйдвухтактный электронный фотонасос, осуществляющий под действием двух квантовсвета перенос одного электрона от воды к NADP+. Это определяет необходимость использования всуммарной реакции восьми квантов света для получения одной молекулы кислородаиз воды. Такая не самая оптимальная с точки зрения энергетики восьмиквантоваясхема преобразования солнечной энергии в химическую является результатомэволюционного развития процесса растительного фотосинтеза, первоначальнозародившегося как бактериальный. В то же время природный фотосинтезхарактеризуется уникальной квантовой эффективностью первичных процессовпереноса электрона между донорами и акцепторами в результате быстрых (~10-10 с)реакций с участием фотокатализаторов.

Это приводит как к эффективной регенерации фотокатализатора, так ивысокому (>90%) КПД разделения зарядов, возникающих на доноре и акцептореэлектрона фотосистемы после поглощения кванта света.

Выделение из растительных клеток хлоропластов с сохранением ихфотосинтезирующих свойств открывает возможность использования уникальногоприродного фотосинтетического аппарата для получения водорода из воды — биофотолиза воды. Задача сводится в первую очередь к организации в ФС1каталитического процесса восстановления не NADP+, а воды. Известно, чтоконечным акцептором электронов в ФС2 является железо-серный белок ферредоксин(Фд), восстановленная форма которого в присутствии специальных катализаторовспособна выделять водород из воды. Разработанные к настоящему времени модельныебиохимические системы фотолиза воды на основе выделенных из растительных клетокхлоропластов (схема 4) содержат два общих элемента: электронтранспортную цепь(ЦЭТ) фотосинтеза и катализатор образования водорода, в качестве которого могутбыть использованы как биологические (гидрогеназа), так и неорганические(коллоидная Pt) катализаторы. В то же время в качестве восстановителя водыможет выступать как непосредственно ферредоксин, так и специально введенный всистему промежуточный  переносчик электрона М, способный акцептиро­ватьэлектроны из электронтранспортной цепи хлоропластов и в дальнейшемкаталитически восста­навливать воду (схема 4).

Двухстадийный процесс разложения воды в по­следнем случаепозволяет осуществить разделение водорода и кислорода, поскольку выделениегазов происходит на разных стадиях.

Энергетическая эффективность преобразования солнечной энергиив химическую для разработан­ных в настоящее время модельных систем биофото­лизаводы не превышает 0,2%, тогда как теоретиче­ское предельное значение составляет-17%. Второй существенной проблемой является недостаточная стабильностьразработанных биосистем фотолиза воды во времени (до 30 дней). Решение этих про­блемпозволит перейти к созданию практически приемлемых устройств конверсиисолнечной энер­гии в химическую на основе биокаталитических си­стем фотолизаводы.

2.5. ИСКУССТВЕННЫЕ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЕСИСТЕМЫ РАЗЛОЖЕНИЯ ВОДЫ

Созданный природой в ходе эволюции уникаль­ный восьмиквантовыйфотосинтетический аппа­рат, включающий две фотосистемы, объединенные сложноймногоступенчатой электрон-транспортной цепью, обеспечивает не только окислениеводы и восстановление NADP+, но исинтез энергоемких соединений аденозинтрифосфата из аденозинди-фосфата инеорганического фосфата, которые в дальнейшем выполняют роль универсального ис­точникаэнергии в клетке, обеспечивая протекание большинства биохимических процессов[1-3]. В связи с этим заманчивым представляется создание искусственныхфотокаталитических систем, вы­полняющих узкоспециализированную функциюфоторазложение воды. При этом нет необходимос­ти моделировать весь сложныймеханизм фотосин­теза, а следует использовать только основные прин­ципыфотохимического преобразования солнечной энергии в химическую.

Поскольку выделение одной Молекулы кислоро­да требует разложения двухмолекул воды, энергети­ческие затраты на проведение одного каталитичес­когоцикла фоторазложения воды при комнатной температуре не могут быть меньше 113,4ккал/моль, что соответствует энергии квантов ультрафиолетового света (К — 0,252мкм), практически отсутствующих в спектре солнечного излучения (0,3-1,0 мкм),падающего на поверхность Земли. Это означает, что с точки зрения наиболееполного использования солнечного излучения, достигающего поверхности Земли,наиболее рациональной является четырех-квантовая схема процесса разложенияводы, при котором каждый квант света используется для переноса одногоэлектрона. В этом случае пороговая длина волны света составляет 1,008 мкм, чтосоответствует красной границе солнечного излучения и как следствие этогообеспечивает максимальную эффективность преобразования солнечной энергии вхимическую. Таким образом, в отличие от природного фотосинтеза искусственныефотокаталитические системы разложения воды могли бы работать по принципу недвухтактного (см. схему 3), а однотактного фотонасоса.

В настоящее время разрабатываются два типа искусственныхфотокаталитических систем: полу­проводниковая и молекулярная. В первом случае вкачестве фотокатализатора используются полупро­водниковые материалы на основехалькогенидов, фосфидов и арсенидов переходных металлов. По­глощение квантасвета приводит к переносу элек­трона между энергетическими уровнями твердоготела, называемыми зонами: заполненной зоной и зоной проводимости. Образующиесяза­ряды — электрон (е~) в зоне проводимости и поло­жительно заряженная«дырка» (р+) в заполненной зоне — растягиваются в разныестороны электриче­ским полем, существующим на границе полупро­водник-раствор, иучаствуют в дальнейших катали­тических процессах восстановления и окисленияводы в присутствии нанесенных на поверхность по­лупроводника катализаторов Pt и RuO2. Иммобили­зация на поверхности полупроводникаразличных органических и неорганических красителей, вы­полняющих функциюфотосенсибилизатора S , позволяет обеспечивать -10% КПД преоб­разованиясолнечной энергии в химическую. Основная проблема для практического применениятаких систем — предотвращение фотокоррозии по­лупроводников и повышениестабильности систем во времени. В молекулярных фотокаталитических системахразложения воды в качестве фотокатализатора, до­норов и акцепторов электрона,участвующих в реак­циях, используются индивидуальные хими­ческие соединения,удовлетворяющие некоторым требованиям. Фотокатализаторы должны обеспе­чиватьинтенсивное поглощение солнечного излу­чения, иметь высокоэнергетические,долгоживущие возбужденные состояния (ФК*), способные участвовать вбимолекулярных реакциях переноса электрона, обладать высокой химической ифотохимической устойчивостью и эффективно регенерировать свою форму врезультате взаимодействия с промежуточ­ными акцепторами или донорами. Наряду сфотохимической и химической устойчи­востью основным требованием к промежуточнымдонорам и акцепторам электрона является их спо­собность участвовать в обратимыхкаталитических процессах выделения водорода и кислорода из воды.

В настоящее время показана возможность ис­пользования вкачестве компонентов молекуляр­ных фотокаталитических систем достаточно боль­шогокруга химических соединений различной природы. Так, в качествефотокатализаторов пред­ложены системы на основе органических красите­лей,соединений переходных металлов, порфиринов, фталоцианинов и ихметаллокомплексов.

Основнойпрогресс, достигнутый в разработке молекулярных фотокаталитических систем разло­женияводы, связан с созданием так называемых жертвенных систем, моделирующихфотосистемы растительного фотосинтеза и осуществляющих выделение либо водорода,либо кислорода из воды с одновременным необратимым расходованием жерт­вы —специально добавленного донора или акцепто­ра электрона. Примером такойжертвенной системы фотокаталитического восстановления воды являет­ся система,содержащая трисбипиридильные ком­плексы рутения и родия [Ru(bpy)3]2+, [Rh(bpy)3]3+в качестве фотокатализатора и промежуточного ак­цептора электрона.Фотовозбуждение такой систе­мы приводит к фотостимулированному переносуэлектрона:

/>

ипоследующему каталитическому выделению во­дорода из воды на платиновом катализаторе:

/>

В качестве необратимо расходуемой жертвы, обес­печивающей регенерациюфотокатализатора, ис­пользуется триэтаноламин.

Осуществить замкнутый, не требующий введе­ния дополнительнорасходуемых веществ цикл фо­торазложения воды солнечным светом в молеку­лярныхфотокаталитических системах пока еще не удается. Основной задачей являетсяразработка методов предотвращения реакции рекомбинации первичных продуктовфоторазделения зарядов, которая протекает намного быстрее, чем сложныекаталитические реакции окисления и восста­новления воды. Предполагается, чтотакая зада­ча может быть решена при переходе к молекулярно-организованнымсистемам, позволяющим (по ана­логии с природным фотосинтезом) получать прост­ранственноразделенные продукты фоторазделения зарядов. Исследования в этом направленииинтен­сивно развиваются в последнее время.

3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ СОЛНЕЧНЫХБАТАРЕЙ

Простейшая конструкциясолнечного элемента (СЭ) — прибора для преобразования энергии солнечногоизлучения — на основе монокристаллического кремния. На малой глубине отповерхности кремниевой плас­тины р-типа сформирован р-п-переход с тонкимметалличес­ким контактом. На тыльную сто­рону пластины нанесен сплошнойметаллический кон­такт.

Когда СЭ освещается,погло­щенные фотоны генерируют неравновесные электрон-дырочные пары. Электроны,генерируемые в р-слое вблизи р-n-перехода,подходят к p-n-переходу и сущест­вующим в нем электрическим полем выносятсяв n-область. Анало­гично и избыточныедырки, созданные в n-слое, частичноперено­сятся в р-слой (рис. 2 а). В результате n-слой приобретает дополнительный отрицательный заряд, ар-слой — положительный. Снижается первоначальная контактная разностьпотенциалов между р- и n-слоямиполупроводника, и во внешней цепи появляется напряжение (рис. 2 6).Отрицательному полюсу источника тока соответствует n-слой, а р-слой — положительному.

Величина установившейсяфотоЭДС при освещении перехода излучением постоянной интенсивности описываетсяуравнением вольт-амперной характеристики (ВАХ):

/>

где Is — ток насыщения, a Iph фототoк.

 ВАХ поясняетэквивалентная схема фотоэлемента (рис. 4), включающая источник тока /ph=SqN0Q,где S — площадь фотоэлемента, а коэффициент собирания Q- безразмерный множитель(<1), показывающий, какая доля всех созданных светом электронно-дырочных пар(5%) собирается р-n-переходом. Параллельно источнику тока включен р-n-переход,ток через который равен Is[e4u/kT-1].р-n-Переход шунтирует нагрузку, и при увеличении напряжения ток через негобыстро возрастает. В нагрузку (сопротивление R) отбирается ток /.

Уравнение ВАХ справедливои при освещении фотоэлемента светом произвольного спектрального состава,изменяется лишь значение фототока Iрh. Максимальнаямощность отбирается в том случае, когда фотоэлемент находится в режи­ме,отмеченном точкой а.

Максимальная мощность,снимаемая с 1 см2, равна

/>

где £ — коэффициентформы или коэффициент заполнения вольт амперной характеристики, IКЗ— ток короткого замыкания, Uxx-напряжение холостого хода.

4. КОНСТРУКЦИИИ МАТЕРИАЛЫ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Для эффективной работысолнечных элементов необходимо соблю­дение ряда условий:

•  оптический коэффициент поглощения (а)активного слоя полупроводника должен быть достаточно большим, чтобы обеспечитьпоглощение существенной части энергии солнечного света в пределах толщины слоя;

•  генерируемые при освещении электроныи дырки должны эф­фективно собираться на контактных электродах с обеих сторон активногослоя;

•  солнечный элемент должен обладатьзначительной высотой ба­рьера в полупроводниковом переходе;

•  полное сопротивление, включенноепоследовательно с солнеч­ным элементом (исключая сопротивление нагрузки),должно быть малым для того, чтобы уменьшить потери мощности (джоулево тепло) впроцессе работы;

•  структура тонкой пленки должна бытьоднородной по всей активной области солнечного элемента, чтобы исключитьзакорачива­ние и влияние шунтирующих сопротивлений на характеристики элемента.

Производство структур наоснове монокристаллического крем­ния, удовлетворяющих данным требованиям, — процесс технологи­чески сложный и дорогостоящий. Поэтому внимание было обраще­нона такие материалы, как сплавы на основе аморфного кремния (a-Si:H), арсенид галлияи поликристаллические полупроводники [4].

Аморфный кремний выступил в качестве более дешевой аль­тернативымонокристаллическому. Первые СЭ на его основе бы­ли созданы в 1975 году.Оптическое поглощение аморфного крем­ния в 20 раз выше, чем кристаллического.Поэтому для существен­ного поглощения видимого света достаточно пленки a-Si:H толщи­ной0,5-1,0 мкм вместо дорогостоящих кремниевых 300-мкм под­ложек. Кроме того,благодаря существующим технологиям получе­ния тонких пленок аморфного кремниябольшой площади не требуется операции резки, шлифовки и полировки, необходимыхдля СЭ на основе монокристаллического кремния. По сравнению споликристаллическими кремниевыми элементами изделия на осно­ве a-Si:H производят приболее низких температурах (300°С): мож­но использовать дешевые стеклянныеподложки, что сократит рас­ход кремния в 20 раз.

Пока максимальный КПДэкспериментальных элементов на ос­нове a-Si:H — 12% — несколько ниже КПДкристаллических кремни­евых СЭ (-15%). Однако не исключено, что с развитиемтехнологии КПД элементов на основе a-Si:H достигнет теоретического потолка -16%.

Наиболее простыеконструкции СЭ из a-Si:H были созданы на основе структуры металл — полупроводник(диод Шотки) (рис. 5).

 Несмотря на видимуюпростоту, их реализация достаточно про­блематична — металлический электроддолжен быть прозрач­ным и равномерным по толщи­не, а все состояния на границеметалл/a-SiiH — стабильными во времени. Чаще всего солнечныеэлементы на основе a-Si:H фор­мируют на ленте из нержавею­щей стали или на стеклянныхподложках, покрытых проводя­щим слоем. При использовании стеклянных подложек наних наносят прозрачную для света проводящую ок­сидную пленку (ТСО) из Sn02, In203 или Sn02+ln203 (ITO), что позво­ляет освещать элементчерез стекло. Поскольку у нелегированного слоя электронная проводимостьвыражена слабо, барьер Шотки со­здается за счет осаждения металлических пленокс высокой работой выхода (Rt, Rh, Pd), которая обуславливает образование области по­ложительногообъемного заряда (обедненного слоя) в a-Si:H.

При нанесении аморфногокремния на металлическую подложку образуется нежелательный потенциальный барьера-Si:H/металли-ческая подложка, высоту которого необходимоуменьшать. Для это­го используют подложки из металлов с малой работой выхода(Мо, Ni, Nb). Перед нанесением аморфного кремния желательно осадить наметаллической подложке тонкий слой (10-30 нм) a-Si:H, легиро­ванный фосфором. Нерекомендуется использовать в качестве ма­териалов электродов легкодиффундирующие в аморфный кремний металлы (например, Аи и AI), а также Сu и Аg,поскольку a-Si:H об­ладает плохойадгезией к ним. Отметим, что Uxxсолнечных элемен­тов с барьером Шотки на основе a-Si:H обычно непревышает 0,6 В.

Более высокойэффективностью обладают СЭ на основе аморф­ного кремния с р-i-n-структурой (рис.6). В этом «заслуга» рис. 6широкой нелегированной i-областиa-Si:H, поглощающейсущественную до­лю света. Но возникает проблема — диффузионная длина дырок в a-Si:H очень мала (-100нм), поэтому в солнечных элементах на ос­нове a-Si:H носители заряда достигают электродовв основном только благодаря внутреннему электрическому полю, т.е. за счетдрейфа носителей заряда. В СЭ на основе кристаллических полу­проводниковносители заряда, имея большую диффузионную дли ну (100 — 200 мкм), достигаютэлектродов и в отсутствие элек­трического поля. Поскольку в простом p-n-переходе в a-Si:H область сильного электрическо­го поля очень узка и диффузи­оннаядлина носителей заряда мала, в большей части СЭ не происходит эффективного раз­деленияносителей заряда, ге­нерируемых при поглощении света. Следовательно, для полу­ченияэффективных СЭ на осно­ве р-i-n-сруктуры аморфногоги-дрогенизированного кремния необходимо добиться во всей А области однородногомощного внутреннего электрического по­ля, достаточного для достижения длиныдрейфа носителей, соизмеримого с размерами области по­глощения (см. рис. 6).

Данная задача решается,если при изготовлении р-i-n-структуры первым формировать р-слой(рис.7). Для его создания необходимо небольшое количество бора (<1018см3), а значит, существенного загрязнения нелегированного слоя непроисходит.

 В то же время, еслипервым осаждать n-слой, то наличиеостаточного фосфора из­меняет свойства i-слоя. Формирование p-слоя на поверхности прозрачного проводящего электрода обеспечивает с нимхороший эле­ктрический контакт. Однако толщина р-слоя должна быть мала (10 нм),чтобы основная часть света поглощалась в i-области.

 Используется и другая р-i-n-структура СЭ на основе a-Si:H с подложкой из металлической фольги,в частности из нержавеющей стали. Свет попадает со стороны прозрачного электрода,контакти­рующего с n-областью. Врезультате возрастает плотность тока ко­роткого замыкания благодаря отражающейспособности металли­ческой подложки и меньшему оптическому поглощению светалеги­рованными фосфором пленками a-Si:H (n-область) посравнению с легированными бором р-слоями.

 Проблема с применениемрассмотренных р-i-n-элементов в том, что их можно оптимизироватьтолько в одном измерении. Значительно больше возможностей в этом планепредоставляет СЭ с поперечным переходом: на изолирующей подложке перпен­дикулярнок поверхности фор­мируется р-i-n-структура a-Si:H (рис. 8). Такой СЭ не требуетпрозрачного проводящего окси­да в качестве контакта и широкозонного р-слоя длясоздания прозрачного оконного слоя, его можно изготовить посредством стандартныхтехнологий микроэле­ктроники.

Один из наиболееперспективных материалов для создания вы­сокоэффективных солнечных батарей — арсенидгаллия.

Это объ­ясняется такимего особенностями, как:

•  почти идеальная для однопереходныхсолнечных элементов ши­рина запрещенной зоны 1,43 эВ;

повышенная способность кпоглощению солнечного излучения:
 требуется слой толщиной всего в несколько микрон;

•  высокая радиационная стойкость, чтосовместно с высокой эф­фективностью делает этот материал чрезвычайнопривлекатель­ным для использования в космических аппаратах;

•  относительная нечувствительность кнагреву батарей на основе
GaAs;

•  характеристики сплавов GaAs с алюминием, мышьяком, фосфо­ром илииндием дополняют характеристики GaAs,что расширя­ет возможности при проектировании СЭ.

Главное достоинствоарсенида галлия и сплавов на его основе -широкий диапазон возможностей длядизайна СЭ. Фотоэлемент на основе GaAs может состоять из нескольких слоев различного соста­ва. Это позволяетразработчику с большой точностью управлять ге­нерацией носителей заряда, что вкремниевых СЭ ограничено до­пустимым уровнем легирования. Типичный СЭ на основеGaAs со­стоит из очень тонкого слоя AIGaAs в качестве окна.

 Основной недостатокарсенида галлия — высокая стоимость. Для удешевления производства предлагаетсяформировать СЭ на более дешевых подложках; выращивать слои GaAs на удаляемых подлож­ках илиподложках многократного использования.

Поликристаллическиетонкие пленки такжевесьма перс­пективны для солнечной энергетики.

Чрезвычайно высокаспособность к поглощению солнечного из­лучения у диселенида меди и индия (CulnSe2) — 99 % света погло­щается в первоммикроне этого материала (ширина запрещенной зоны — 1,0 эВ) [4]. Наиболеераспространенным материалом для изготовления окна солнечной батареи на основе CulnSe2 является CdS. Иногда для улучшения прозрачности окна в сульфид кадмия добавляют цинк.Немного галлия в слое CulnSe2увеличивает шири­ну запрещенной зоны, что приводит к росту напряжения холостогохода и, следовательно, повышению эффективности устройства. Один из основныхспособов получения CulnSe2 — электрохимиче­ское осаждение израстворов CuS04, ln2(S04)3и Se02 в деионизо-ванной водепри соотношении компонентов Cu:ln:Se как 1:5:3 и рН =1,2-2,0.

Еще один перспективныйматериал для фотовольтаики — теллу-рид кадмия (СdТе). У него почти идеальная ширина запрещенной зоны (1,44 эВ)и очень высокая способность к поглощению излуче­ния. Пленки CdTe достаточно дешевы в изготовлении.Кроме того, технологически несложно получать разнообразные сплавы CdTe с Zn, Hg и другимиэлементами для создания слоев с заданными свойствами.

Подобно CulnSe2, наилучшие элементы на основе CdTe включа­ют гетеропереход с CdS в качестве оконного слоя. Оксидолова ис­пользуется как позрачный контакт и просветляющее покрытие. Се­рьезнаяпроблема на пути применения CdTe — высокое сопротив­ление слоя р-СоТе, что приводит к большим внутренним потерям.Но она решена в p-i-n-структуре с гетеропереходом CoTe/ZnTe(рис. 9).

Наиболее ответственныйэтап формирования СЭ на осно­ве CdS/CdTe — осаждение по­глощающего слоя CdTe толщи­ной 1,5-6 мкм. Для этого ис­пользуютразличные способы: сублимацию/конденсацию, электрохимическое осаждение,трафаретную печать, химичес­кое осаждение из газовой фазы и распыление. ПленкиСdТе, по­лученные данными методами,  обладаютвысокой подвижностью носителей заряда, а СЭ на их ос­нове — высокими значениямиКПД, от 10 до 16%.

CuGaSe2также весьма интересен как тонкопленочный элементсолнечных батарей. Благодаря запрещенной зоне шириной 1,68 эВ он используетсякак верхний элемент тандемной солнечной бата­реи с нижним элементом из CulnSe2. Слои CuGaSe2 формируютпу­тем последовательного осаждения термическим испарением тон­ких слоев Ga, Se и Си на поверхность стеклянной подложки, покры­той слоеммолибдена толщиной 1 мкм. Далее из получен­ной структуры в установке быстроготермического отжига в течение пяти минут при температуре 550°С получаютсоединение CuGaSe2.

Одним из перспективныхматериалов для дешевых солнечных батарей благодаря приемлемой ширинезапрещенной зоны (1,4-1,5 эВ) и большому коэффициенту поглощения 104см-1 явля­ется Cu2ZnSnS4. Его главное достоинство в том, что входящие в не­гокомпоненты широко распространены в природе и нетоксичны. Однако пока достигнутаэффективность преобразования всего в 2,3% при использовании гетероперехода Cu2ZnSnS4 и CdS/ZnO.

Среди СЭ особое местозанимают батареи, использующие орга­нические материалы, В частности, КПД СЭ наоснове диоксида титана, покрытого органическим красителем, весьма высок --11%.Немаловажно, что подложками в таких элементах могут вы­ступать полимерныепленки.

Основа СЭ данного типа — широкозонный полупроводник, обыч­но ТiO2,покрытый монослоем органического красителя, как прави­ло — цис-(NСS)2бис(4,4''ДИкарбокси-2,2'бипиридин)-рутением(II) (рис.12). Фотоэлектрод такогоустройства представляет собой на-нопористую пленку ТiO2 толщиной 1 мкм, осажденную на ТСО на стекле. Отражающимэлектродом служит тонкий слой Pt,осажден­ный на ТСО на стекле. Пространство между двумя электродами заполняютэлектролитом, обычно содержащим иодид/трииодид

(I-/Iз). рис. 10

Принцип работы элементаоснован на фотовозбуждении краси­теля и быстрой инжекции электрона в зонупроводимости ТiO2. При этом молекула красителя окисляется, черезэлемент идет электри­ческий ток и на платиновом электроде происходитвосстановление трииодида до иодида. Затем иодид проходит через электролит кфотоэлектроду, где восстанавливает окисленный краситель.

Для солнечной батареи наэффекте Шотки используют фталоцианин — органический полупроводник р-типа. В немнаиболее привлекают высокая фотопроводимость в видимой области спект­ра итермическая стабильность. Основной недостаток — низкое время жизни носителейвследствие большого числа ловушек. Для повышения времени жизни фталоцианинлегируют фуллеренами или 2-, 4-, 7-тринитрофлуореноном, создающими акцепторныеуровни.

Фуллерены (С60) также весьмаперспективны для органических солнечных батарей на основе гетероструктур C60/p-Si в связи с ихспособностью к сильному поглощению в коротковолновой области солнечногоспектра. Поликристаллический фуллерен С60 толщи­ной ~1 мкм осаждаютна кремниевую подложку в глубоком вакууме. Далее на слой С60 наносяталюминиевые контакты. В качестве зад­него контакта используется сплав Gaxlny на позолоченной подложке.

Термофотовольтаическоепроизводствоэлектроэнергии, т.е. преобразование длинноволнового (теплового) излученияпосредством фотовольтаических ячеек было открыто в 1960 году и вызыва­ет всебольший интерес, особенно в связи с современными дости­жениями в областисозданияузкозонных полупроводников. В термофотовольтаической ячейке тепло преобразуетсяв электроэнергию посредством селек­тивных эмиттеров из оксидов редкоземельныхэлементов -эрбия и иттербия. Эти вещества поглощают инфракрасное излу­чение ивновь излучают его в уз­ком энергетическом диапазоне. Излучение может бытьэффек­тивно преобразовано с помо­щью фотовольтаической ячейки с соответствующейшириной за­прещенной зоны. В качестве ма­териала для фотоэлектрической ячейкиболее всего подходит lnxGa1-xAs, посколькуон позволя­ет добиться необходимой шири­ны запрещенной зоны.

 В типичном многопереход­номсолнечном элементе одиночные фотоэле­менты расположены друг за дру­гом такимобразом, что солнеч­ный свет сначала попадает на элемент с наибольшей ширинойзапрещенной зоны, при этом поглощаются фотоны с наиболь­шей энергией.Пропущенные верхним слоем фотоны проника­ют в следующий элемент с меньшейшириной запрещенной зоны и т.д.

Основное направлениеисследований в области каскадных эле­ментов связано с использованием арсенидагаллия в качестве од­ного или нескольких компонентов. Эффективностьпреобразования подобных СЭ достигает 35 %. Кроме того, в каскадных элементахшироко применяются аморфный кремний, сплавы на его основе (a-Si1-xCx:H, a-Si1-xGex:H), а также CulnSe2.

Каскадная батарея, вкоторой верхним элементом служит структура на основе GalnP с n-AllnP в качестве окна, далее следуеттуннельный диод на GaAs дляпрохождения но­сителей между элементами и нижний элемент из GaAs.

Весьма перспективныкаскадные батареи, состоящие из трех элементов с различной шириной запрещеннойзоны (рис.13). Верхний слой, поглощающий коротковолновую область сол­нечногоспектра, сформирован из сплава на основе a-Si:H с шири­ной оптической щели 1,8 эВ.Для серединного элемента в качест­ве слоя i-типа использован сплав a-SiGe:H с содержанием германия 10-15%.Ширина оптической щели данного слоя (1,6 эВ) иде­альна для поглощения зеленойобласти солнечного спектра. Нижняя часть СЭ поглощает длинноволновую часть спектра,для этого используется i-слойa-SiGe:H сконцентрацией гер­мания 40-50%. Непоглощенный свет отражается от заднего кон­тактана основе Ag/ZnO. Все три элемента каскадной солнечной батареи связанымежду собой сильнолегированными слоями, образующими туннельные пере­ходы междусоседними элемен­тами.

5.1. Оценка солнечного теплоснабжения в России.

 

Одной из наиболее технически подготовленных к внедрениютехнологий использования солнечной энер­гии является технология производстванизкопотенци­ального тепла для отопления и горячего водоснабже­ния. Системысолнечного теплоснабжения (CCT)полу­чили достаточно широкое распространение во многих странах мира сблагоприятными климатическими усло­виями (США, Австралия, Израиль и др.). Ихсуммарная мощность в мире в 1997 г. достигла 3 000 МВт [13].

B России масштабы внедрения CCTотносительно невелики, несмотря на то что к настоящему времени разработаны иподготовлены к серийному производству солнечные коллекторы, не уступающие посвоим техни­ко-экономическим показателям лучшим зарубежным аналогам [14]. Этообъясняется целым рядом причин и в первую очередь отсутствием финансовыхсредств у потенциальных потребителей. Кроме этого, во многих случаях важнойпричиной является недостаточная эко­номическая эффективность CCT и их неконкурентоспо­собность страдиционными системами теплоснабжения [13]. B России эта проблема стоит особенно остро в связи с болеесуровыми (по сравнению со странами, внедряю­щими CCT) климатическими условиями и относитель­ной дешевизнойорганического топлива.

B ряде работ[13,15,16] приведены расчетные показа­тели CCT (удельная выработка энергии, коэффициент замещениянагрузки) для климатических условий Рос­сии, однако вопросам экономическойконкурентоспо­собности уделено недостаточное внимание. Цель на­стоящей работы —оценка экономической и экологиче­ской эффективности CCT в условиях конкуренпии с традиционнымиэнергоисточниками в широком ин­тервале изменения наиболее важных параметров:кли­матических условий и цен на органическое топливо. Поскольку эффективность CCT часто весьма сущест­венно зависит отместной специфики, сделана попытка установить лишь наиболее общиезакономерности и выявить условия, при которых CCT, хотя бы в прин­ципе, могут найти применение внастоящее время и в перспективе. Поэтому рассмотрены лучшие солнеч­ныеколлекторы (максимальная тепловая эффектив­ность и минимальная цена), вариантытепловой схемы с минимальными потерями, а также перспективные (на период до2010 г.) цены на органическое топливо.

Основной энергетической характеристикой солнеч­ногоколлектора является его КПД, равный отношению вырабатываемой (полезной) энергиик приходящей на его поверхность энергии солнечного излучения [17]

/>

где FR— коэффициент отвода тепла изколлектора; /> - поглощательнаяспособность пластины коллектора; />-пропускная способность прозрачных покрытий; UL — полный коэффициент тепловых потерьколлекто­ра, Вт/(м2•0C); T1, — температура жидкости на входе вколлектор, 0C; Ta — температура окружающей среды, 0C; I — плотность потока суммарной солнечной радиа­ции в плоскостиколлектора, Вт/м2.показывает, что удельная теплопроизводительность qдля лучшего  коллектора находится винтервале 650...900 кВт•ч/м2 в год (Санкт-Петербург — Сочи; Якутск — юг Забайка­лья) и зависит в основном от годового прихода солнеч­нойрадиациив данной местности на горизонтальную поверхность Qи в меньшей степени — от распределения интенсивностирадиации и температуры воздуха по ме­сяцам, которые обусловливают лишьнебольшой разброс точек относительно аппроксимирующих зависимостей q(Q). B дальнейших расчетах применялась зависимость для лучшегоколлектора (тип 2). Следует отметить, что полученные значения qпримерно на 20 % превышаюттеплопроизводительность [15], определенную с учетом потерь CCT из-за неполного использования тепла.

 Основной экономическойхарактеристикой CCT, как и любогоэнергоисточника, является стоимость вы­рабатываемой энергии (отношениесуммарных дискон­тированных затрат к суммарному дисконтированному отпуску энергии)[18]

 />,

где k— удельные капиталовложения, дол/м2;/> - ко­эффициентдисконтирования; /> — отношениегодовых эксплуатационных затрат к капиталовложению; TL — срок службы.

Стоимость энергиипредставляет собой минималь­ную цену энергии CCT, при которой проект окупается к концу срока службы TL, который составляет 10—15 лет. Такой срок окупаемостидостаточно велик, особенно для частного инвестора.

Следует отметить, что поскольку CCT вырабатыва­ет энергию существенно неравномерно во времени, то длянадежного и бесперебойного энергоснабжения по­требителя практически всегдадолжны применяться дублирующие энергоисточники, например, на органи­ческомтопливе. Поэтому при сопоставлении конкури­рующих вариантов (систематеплоснабжения с исполь­зованием солнечной энергии и без нее) стоимость выра­батываемойэнергии нужно сравнивать с топливной составляющей Sfстоимости энергии энергоисточника на органическомтопливе, т.е. критерий экономической эффективности CCT имеет следующий вид: S< Sp

Анализ удельной стоимости разрабатываемых и про­изводимых внастоящее время коллекторов [13] пока­зывает, что для зарубежных изделий онанаходится в ин­тервале 290...500, а отечественных — 100...250 дол/м2. Для всей системы солнечного теплоснабжения (с учетом затрат в другие ееэлементы — трубопроводы, насосы, теплоноситель, теплообменники,бак-аккумулятор) удельные капиталовложения, приведенные к единице площади коллектора,увеличиваются, как правило, в 1,5-2раза.

 Принимая достаточнооптимистическую оценку стоимости CCT k = l50 дол/м2, а также долю эксплуата­ционныхзатрат δ = 0,05, коэффициент дисконтирова­ния σ = 0,07 1/год (дляперспективных условий, предпо­лагающих экономическую стабилизацию и доступ­ностьфинансовых средств для инвестирования проек­та), можно определить стоимостьтепловой энергии CCT, которая для климатических условий Рос­сии при срокеокупаемости проекта T0 = 3-15 лет на­ходится в диапазоне S = 2,6...9,8цент/(кВт• ч).

При сопоставлениистоимости энергии S с топлив­ной составляющей стоимости энергии альтернативныхэнергоисточников SF нецелесообразно пользоваться фактическими российскимиданными по стоимости то­плива вследствие их недостаточной стабильности в на­стоящеевремя. Более надежной и объективной их оценкой являются значения, полученные наоснове оп­тимизации перспективных топливно-энергетических балансов страны дляразличных сценариев развития энергетики. B настоящей работе использован широкийинтервал изменения цен (от цен самофинансирования до мировых) по регионамРоссии для периода 2006- 2010гг.[19].

 Достаточнораспространенный способ учета эколо­гического эффекта НВИЭ — включение встоимость энергии, производимой альтернативным энергоисточ­ником наорганическом топливе, составляющих, учи­тывающих ее «внешнюю» стоимость (ущерб,наноси­мый окружающей среде, здоровью людей, отраслям экономики и т.п.).Получаемые таким образом оценки, лежат, как правило, в очень широком интерва­ле,что затрудняет получение на их основе конкретных выводов. Другой способ — учетзатрат, требуемых для обеспечения определенного уровня выбросов вредных веществв окружающую среду. Расчеты, выпол­ненные с применением десятирегиональноймодели мировой энергетической системы GEM-IOR [14], пока­зывают, что длястабилизации выбросов тепличных га­зов на уровне 1990 г. необходимыдополнительные за­траты, которые в 2025 г. изменятся (в зависимости отсценариев внешних условий развития энергетики) от 60 до 200 дол/т углерода,выбрасываемого в окру­жающую среду в виде CO2. Ориентируясь на эти значе­ния,можно приближенно оценить изменение эффек­тивности CCT при введениисоответствующего налога на органическое топливо для стабилизации выбросо­тепличныхгазов.

B таблице представленырезультаты сопоставления стоимости тепловой энергии, вырабатываемой CCT, (срококупаемости 3-15 лет) в пяти регионах России (для последних трех рассмотренатолько их южна» часть) и конкурирующими энергоисточниками — мелкими и среднимикотельными или индивидуальными отопительными установками на угле, газе илимазуте, а также системами электроотопления (электроэнергию вырабатывает крупнаяТЭС на угле). Цены на топливо [19] увеличены на 20 % для учета затрат навнутрире­гиональный транспорт. Интервал стоимости тепловой энергии определенбез учета налога на выбросы, кроме этого установлен минимальный налог наэмиссию дву­окиси углерода, при котором CCT становятся конку­рентоспособными.

 B таблице представленырезультаты сопоставления стоимости тепловой энергии, вырабатываемой CCT, (срококупаемости 3-15 лет) в пяти регионах России (для последних трех рассмотренатолько их южная часть) и конкурирующими энергоисточниками — мелкими и среднимикотельными или индивидуальными отопительными установками на угле, газе илимазуте, а также системами электроотопления (электроэнергию вырабатывает крупнаяТЭС на угле). Цены на топливо [19] увеличены на 20 % для учета затрат навнутрире­гиональный транспорт. Интервал стоимости тепловой энергии определенбез учета налога на выбросы, кроме этого установлен минимальный налог наэмиссию дву­окиси углерода, при котором CCT становятся конку­рентоспособными.

Регион

Q.

МВт•ч/м2

S, цент/кВт•ч Энергоноситель Стоимость топ­лива, дол/т у.т. Кпд, %

SF

цент/кВт•ч

Минимальный налог, дол/т С Центр и Северо-Запад 1,0… 1,2 3,3… 9,8 Уголь 58...84 60...70 1,0...1,7 89 Мазут 61… 120 60...70 1,1… 2,5 69 Газ 66...120 60...75 1,1… 2,5 92 Электрическая — 34...36 2,0...3,O 8 энергия Северный Кавказ и Нижнее Поволжье 1,2...1,4 2,6… 8,8 Уголь 49...92 60… 70 0,9… .1,9 40 Мазут 55...127 60… 70 1,0… .2,8 Газ 60...127 60… 75 1,0… 2,6 Электрическая — 34...36 1,7… .3,3 энергия Урал и Западная Си­бирь 1,0...1,2 3,3...9,8 Уголь 22...67 60...70 0,4...1,4 109 Мазут 48… 106 60...70 0,8...2,2 92 Газ 53.… 106 60...75 0,9...2,2 125 Электрическая — 34...36 0,8...2,4 28 энергия Восточная Сибирь 1,4...1,4 2,6… 9,8 Уголь 19… .42 60...70 0,3… 0,9 98 Мазут 67… .96 60...70 1,2… 2,0 51 Газ 72… 96 60...75 1,2… 2,0 69 Электрическая — 34… .36 0,6...1,5 34 энергия Дальний Восток 1,0...1,4 2,6… 9,8 Уголь 66… 79 60...70 1,2… 1,6 55 Мазут 115.… 168 60...70 2,0...3,4 Газ 120… .168 60...75 2,0...3,4 Электрическая — 34...36 2,3… 2,9 энергия

5.2.Разработка и внедрение первой в районе Сочи солнечно-топливнойкотельной.

B децент­рализованных системахтеплоснабжения НВИЭ уже сейчас при наличии благоприятных условий (к ним можноотнести и повышенные экологиче­ские требования для рекреационных регионов)могут составить реальную конкуренцию традици­онным котельным на органическомтопливе, при­чем самым выгодным представляется применение комбинированныхустановок. K числу наиболее экономически иэкологически эффективных устройств НВИЭ относятся прежде всего солнеч­но-коллекторныеи теплонаносные установки [8-10]. При этом среди энергоустановок, в кото­рыхвыгодно использование энергии солнца, сле­дует выделить комплексы, создаваемыена базе отопительных котельных, работающих на органи­ческом топливе. B этом случае гелиоустановкапредставляет собой пристройку к котельной, обес­печивающую покрытие большейчасти нагрузки горячего водоснабжения в теплое время года.

Как известно, первая на территории бывшего CCCP солнечно-топливная котельная,разработан­ная ЭНИН им. Кржижановского, была построена для гостиницы«Спортивная» в Симферополе. Она была оборудована отопительнымикотлами на при­родном газе и солнечными коллекторами площа­дью 204 м2.Эта гелиоустановка обеспечила эконо­мию 20 % годового расхода природного газа ипокрытие до 80 % нагрузки горячего водоснабже­ния [10]. Гелиосистема былавыполнена в виде солнечной приставки к имевшейся котельной. B Краснодарском крае в доперестроечныйпериод под руководством B. A. Бутузова [9] было постро­ено пятьподобных установок. Анализ работы солнечно-топливных котельных на современномэтапе показывает их достаточно высокую эффек­тивность как в части экономиитоплива и обеспе­чения экологической безопасности, так и по капи­тальнымзатратам. B таких системах достигаютсянаибольшие к. п. д. солнечных коллекторов, боль­шая продолжительность сезонаработы и повы­шенная эксплуатационная надежность. Одним из наиболеесущественных достоинств этих устано­вок является частичное использованиесуществую­щего оборудования, а также возможность их об­служивания штатнымперсоналом котельной. Для комбинированного подогрева подпиточной водысолнечно-котельные установки в южных регионах могут работать в круглогодичномрежиме.

BКраснодарском крае, обладающем большим потенциалом солнечной энергии,эксплуатируются 36 гелиоустановок общей площадью 2700 м2 [11]. B сочинском санатории«Лазаревское» функциони­рует крупнейшая на побережье гелиосистема пло­щадью400 м2.

Котельная в пос. Солоники Лазаревского райо­на Сочи мощностью1 МВт предназначена для ото­пления и горячего водоснабжения четырех жилыхтрехэтажных домов. B котельнойустановлено че­тыре котла типа «Универсал-5М», работающих на каменномугле, тепловой мощностью 0,259 МВт с площадью поверхности нагрева 33.1 M^ каждый без систем газоочистки иутилизации теплоты уходящих газов. Имеется также бак-аккумулятор вместимостью25 м3. B конце 1995 г.администра­цией района было принято решение о реконструк­ции котельной спреобразованием ее в солнечно-топливную. Это мотивировалось высокой стоимо­стьюи трудностью доставки органического топли­ва, а также необходимостью улучшенияэкологи­ческой обстановки в речной долине поселка на фоне благоприятных дляработы солнечно-коллек­торных установок климатических условий.

Первая очередь гелиосистемы котельной пло­щадью 250 м2предусматривает покрытие около 35 % расчетной годовой нагрузки горячего водо­снабженияпоселка. Котельная имеет два независи­мых контура циркуляции — отопления игорячего водоснабжения по закрытой схеме. Принципиаль­ная схема солнечно-топливнойкотельной преду­сматривает сооружение дополнительного контура циркуляции,включающего в себя блоки солнеч­ных коллекторов, циркуляционные насосы и ба­ки-аккумуляторыс дополнительным баком вмести­мостью 20 м3.

Установка может работать в сезонном и круг­логодичном режимахэксплуатации. Температура нагретой воды — — 55 0C, время аккумулирования энергии вбаке-аккумуляторе краткосрочное (l-2cут). Дублирующим источником энергиислужат существующие водогрейные котлы. Гелио­установка представляет собойсистему солнечных коллекторов, состоящую из пяти модулей, которые в своюочередь разделены на блоки по 10 кол­лекторов в каждом. Система обвязки трубопрово­дов — попутная, каждый блок может быть от­ключен индивидуально.

Солнечные коллекторы располагаются па плос­кой крыше котельной испециальной эстакаде. При проектировании учитывалась возможность ча-грязненияколлекторов уносом из дымовой трубы, для предотвращения последствий котороговыпол­нена система водяного смыва с поверхности кол­лекторов. Проектомпредусмотрено использование солнечных коллекторов «Радуга»производства НПП «Конкурент» (г. Жуковский Московской обл.).Поглощающая панель коллектора — — штампосвар-ная из листовой нержавеющей стали,покрытие панели — — селективное, выполненное напылением в вакуумной камере.Корпус изготовлен из специ­ального анодированного алюминиевого профиля,тепловая изоляция — — комбинированная (из база­льтового волокна в алюминиевойфольге и пено­полиуретана). Прогнозируемый срок службы кол­лектора — 15 — 20 лет.

Значения к. п. д. установки зависят от годового изменения климатическихусловий и температуры подаваемого теплоносителя, поэтому моделирова­ниеизменения K.II.Д. в годовом и суточном циклах — достаточно сложная задача. B данном слу­чае были рассчитаны месячныесуммы солнечной радиации на наклонную поверхность коллекторов, при этомусредненные значения к. п. д. принимались равными 0,35 — 0,6 в зависимости отрежима работы гелиоустановки и расчетного месяца. Рас­четное годовое удельноеколичество суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность гелиоустановкисоставляет 1860кВт•ч/м2, а за се­зон с апреля по октябрь — 1350кВт•ч/м2. Рас­четное количество тепла, вырабатываемое гелио­системойпри сезонной работе, равно 175МВт•ч, при круглогодичной работе — 227,3 МВт•ч.

Как показали технико-экономические расчеты, срок окупаемости гелиосистемыкотельной в пос. Солоники (с учетом инфляции) составляет 3 — 6 лет взависимости от режима работы уста­новки, что является очень хорошим показателемдля энергетического оборудования. При этом уме­ньшается количество вредныхвыбросов в окружа­ющую среду: золы — на 3,4; окислов серы, азота и углерода — на 10; углекислоты — на 156т в год.

Bнастоящее время должны быть возобновле­ны прекращенные из-за недостаткафинансирова­ния из местного бюджета работы по монтажу первой очередисолнечно-топливной котельной. Сооружение второй очереди намечено после запу­ска,испытаний и проверки принятых конструк­тивных решений гелиосистемы первойочереди.

Можно констатировать, что внедрение комби­нированныхсолнечно-топливных котельных один из наиболее перспективных путей повыше­нияэффективности и экологической безопасности существующих коммунальных котельных.Ha тер­ритории России эксплуатируетсяболее 75 тыс. отопительных котельных жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) ссуммарной тепловой мощно­стью 690,5 тыс. Гкал/ч. Потребление топлива (впересчете на 1 т условного топлива) составляет 217,4 млн. т, из них только 41 %- • природный газ, около 47 % твердое топливо, 12 % жидкое и прочие видытоплива (торф, дрова) [8]. B 1997r. валовые выбросы вредных веществ ватмосферу предприятиями ЖКХ в целом по Рос­сии составили 677,68 тыс.т, что на3,1% больше, чем в предыдущем году [12]. При этом существен­но возросли выбросыжидких и газообразных ве­ществ, в том числе оксида углерода (на 7,2 %), оксидовазота (на 3,8 %), сернистого ангидрида (на 2,1 %). Это прежде всего связано спродолже­нием эксплуатации маломощных котельных, не имеющих установок дляочистки дымовых газов.

B Краснодарском крае в 1999 г. валовойвы­брос загрязняющих веществ в атмосферу пред­приятиями энергетики составил15,71тыс.т, или 15,3% общего выброса предприятиями края, что также осложняетэкологическую ситуацию в курор­тном регионе. Ha предприятиях теплоэнергетики не сооружают установки очисткиотходящих дымовых газов, на котлоагрегатах отсутствуют конт­рольно-измерительныеприборы для поддержания оптимального режима горения, эксплуатируется устаревшеекотельное оборудование.

Поэтому работы попроектированию и внедре­нию комбинированных солнечно-топливных коте­льных,использующих наиболее экологически бе­зопасное топливо и оборудованныхсистемами очистки дымовых газов, что способствует улучше­нию экологическойобстановки в регионе, должны получить широкую поддержку со стороны власт­ныхструктур и муниципальных предприятий, обеспечивающих централизованноетеплоснабжение потребителей. Это особенно важно для региона Сочи,характеризующегося высокими требованиями к экологической безопасностирекреационной зоны, на фоне благоприятных для внедрения энергоуста­новок набазе НВИЭ природно-климатических условий. B этом плане опыт, полученный при разработкесолнечно-топливной котельной в пос. Солоники Лазаревского района Сочи,представля­ется весьма полезным и должен учитываться при формированиирегиональных программ энерго­снабжения и устойчивого развития территории.

6.Перспективы развития фотоэлектрических технологий.

Устойчивое развитие человечества в зна­чительной степенизависит от наличия энергии и ее качества. Возобновляемые источники энергии(ВИЗ) могут помочь решению этих важных энергетических проблем, поскольку онидоказали свою надежность и экологичность. Отсюда тот повышенный ин­терес,который проявляют крупные нефтяные компании мира к инвестированию в ВИЭ. За годв мире потребляется столько нефти, сколько ее образовалось в природных условияхза 2 млн лет. Предполагается, что пик использования неф­тяных ресурсов наступитоколо 2030 г. [5].

Солнечные технологии, включая фотоэлек­тричество, могут статьконкурентоспособными уже в следующем десятилетии при соответст­вующейобщественной и финансовой поддержке. Переход к крупномасштабному ис­пользованиюВИЭ произойдет в 21 веке. Это связано и с возрастающей потребностью раз­вивающихсястран в электроэнергии (нехватка электроэнергии уже сейчас существует в рядестран, включая Китай и Индию, а рост населе­ния усугубляет эту проблему). Через30—40 лет дополнительно потребуется 5000 ГВт установ­ленной мощности, чтопримерно в 2 раза боль­ше современного уровня.

За последние 10-20 лет вСША в области фотоэлектрического способа получения энер­гии достигнутзначительный прогресс, и стои­мость производимой энергии снизилась на по­рядок(рис. 14). Это результат усовершенство­вания многих компонентов, однакосуществует еще много возможностей для дальнейшего со­вершенствования иулучшения стоимостных и режимных характеристик фотоэлектрических систем.

Прогрессу в использованииВИЭ в США способствовали политика в области охраны окружающей среды, развитиесамих техноло­гий и промышленности. Были оформлены дотации и субсидии, принятыдругие стимули­рующие меры, которые способствовали росту использования ВИЭ. Запериод 1975—1990 гг. в солнечные энергетические технологии вло­жено более 38млрд долл. государственных суб­сидий.

 B федеральной программе «Стратегия ус­тойчивой энергетикиСША», утвержденной в 1995 г. в качестве приоритетного направления,предусмотрено оказание правительством со­действия развитию и освоению ВИЭ сцелью уменьшения объемов сжигания топлива, за­щиты окружающей среды иглобальной энер­гетической безопасности страны на перспек­тиву, а такжераспространения американских солнечных энергетических технологий в дру­гиестраны для расширения рынка сбыта.

 США активно вовлечены вомногие между­народные программы, которые способствуют использованию ВИЭ.Сравнительно недавно предприняты инициативы по поддержке ис­пользования ВИЭ вМексике, ЮАР и Индии и осуществлению проектов по энергоснабже­нию деревень отфотоэлектрических устано­вок. Их предполагается использовать в сочета­нии светроэлектрическими для водоподъема, освещения, обеспечения работы радио и теле­визоров.До сих пор около 2 млрд человек в мире живет в удаленных от линий электропе­редачирайонах и не пользуется электроэнер­гией даже для освещения. Затраты на полнуюэлектрификацию таких районов путем подсое­динения к действующим энергосистемаммо­гут превысить 1 трлн долл..

 Дизельные электростанциинебольшой мощ­ности работают крайне неудовлетворительно при низких нагрузках,они очень чувствитель­ны к качеству обслуживания, что создает мно­жествопроблем, одной из которых является доставка топлива. Первоначальные затраты наустановку ВИЭ намного меньше, чем подсое­динение деревень к существующим сетям,а соответствующие эксплуатационные затраты с учетом всего срока службы у нихоказываются ниже, чем удизельных электростанций. Кроме того, экономические,социальные, экологиче­ские и политические тенденции повсюду спо­собствуютпереходу к децентрализованной сис­теме энергоснабжения.

Действующая в США с 1997г. программа «Миллион солнечных крыш» предусматривает до 2010 г.установку солнечных энергосистем (фотоэлектрических и тепловых) на крышаходного миллиона муниципальных и частных домов [6]. Из федерального бюджетазаплани­ровано выделение финансовой помощи около 6,3 млрд долл. Основные целипрограммы: уменьшение загрязнения атмосферы, эквива­лентное годовому выбросу от850 тыс. автомобилей, создание дополнительных 70 тыс. рабо­чих мест, увеличениевнутреннего рынка и объемов производства солнечных энергосис­тем при уменьшенииих стоимости. Планиру­ется, что к 2005 г. мировой рынок фотоэлек­трическихсистем превысит 1,5 млрд долл.

 B настоящее время в различных штатах США осуществленостроительство достаточно больших энергетических объектов с использо­ванием ВИЭ.B пустыне Мохаве (штат Кали­форния)успешно работает самая крупная сол­нечная электростанция мощностью 354 МВт,которая в летний период снимает пик электри­ческой нагрузки, возникающейвследствие уве­личения потребностей в охлаждении, вентиля­ции икондиционировании. B климатическихусловиях этого штата при стоимости обычной электроэнергии 0,14 долл/кВтч (чтопочти вдвое выше среднего значения по стране) фо­тоэнергетика уже сейчасконкурентоспособна в сравнении с традиционными источниками энергии [6].

Ha всемирной конференции по фотоэлек­тричествув Глазго (май, 2000 г.) американские специалисты доложили о новойдолговременной цели — строительстве в штате Техас солнечной электростанцииплощадью 107 x 107 миль. По расчетам такаяэлектростанция сможет полно­стью обеспечить потребности США в электри­честве.

Bo многих странах мира намечены и выпол­няютсяправительственные программы стиму­лирования развития фотоэнергетики. Особыеусилия в этой области помимо США прилага­ют Япония и Германия. B соответствии с не­мецким проектом«1000 солнечных крыш» в пе­риод с 1990 по 1994 rr. на жилых домах уста­новлено 2500систем мощностью по 2—4 кВт. Bтечение 1998 и 1999 гг. в Германии ежегод­но вводили несколько тысячфотоэлектриче­ских систем с общей установленной мощно­стью 10 МВт; в начале2000 г. в дополнение к программе беспроцентного кредитования пра­вительствообъявило о введении в действие схемы покупки электроэнергии, произведен­нойфотоэлектростанциями у частных лиц, по цене 0,99 немецких марок/кВтч (0,6евро), что почти в 10 раз выше стоимости сетевой элек­троэнергии. Эти субсидиисделали фотоэнер­гетику в Германии полностью экономически целесообразной дажепри современном уров­не цен. Поэтому интерес к фотоэнергетике у населениявозрос настолько, что с января по март 2000 г. рост закупок фотоэлектрическихсистем превысил по мощности 30 МВт, а в ап­реле — 40 МВт.

 B 1995—1996 гг. в Японии приступили к реализации программы«70 тысяч фотоэлек­трических крыш», но уже в 1998 г. она пере­смотренав пользу увеличения числа зданий до 1 млн. при общей установленной мощностифотоэлектрических систем до 5 ГВт.

Основной проблемойсовременного этапа становления фотоэлектрической индустрии яв­ляется достижениеконкурентоспособности прямого преобразования солнечной энергии в электрическуюс помощью солнечных элемен­тов (СЭ) (по сравнению с традиционными спо­собамигенерирования электроэнергии). Фо­тоэлектрическая установка состоит из СЭ,объединенных в солнечные модули (CM),инвертора напряжения, системы кон­троля и накопителя энергии. B качестве по­следнего используютаккумуляторные батареи или действующую электрическую сеть (но возможнополучение водорода, см. пункт 2 ). Ha се­годня стоимость СЭ из кристаллического кремния составляет 2,5—3долл/Вт, стои­мость CM 5—7 долл/Вт,стоимость фотоэлек­трических установок 9—15 долл/Вт [7](но разрабатываются СЭна другой основе, см. пункт 4 ). Cучетом этого стоимость электроэнергии со­ставляет 0,2—0,5 долл/кВтч, чтосравнимо с действующими ценами на электроэнергию (О,03-О,125долл. кВтч).

 Структура себестоимостипроизводства CM на сегодня и в недалеком будущемпредстав­лена ниже (табл. 1).

 Ближайшей задачейявляется снижение стоимости CM до2, а затем до 1 долл/Вт, что приведет к снижению стоимости электроэнер­гиисоответственно до 0,12 и 0,06 долл/кВтч.

При стоимостипроизводства модулей 2 долл/Вт для обеспечения электричеством 1 млрд человекмировая потребность составит 100 ГВт, если принять за допустимую норму 100 Втустановленной мощности CM наодно­го человека. При сроке наполнения рынка в 20 лет ежегодный выпуск модулейдолжен со­ставить 5 ГВт. Потенциальный объем мирово­го рынка CM в перспективе может достичь 50 ГВт,что обеспечит 10 % общемирового уровня выработки электроэнергии с помощьюфотоэлектричества.

 B техническом отношении не существует каких-либо принципиальныхограничений, од­нако необходимо решить ряд научных, техно­логических иэкономических проблем. Для достижения поставленной цели предполагает­сяиспользовать новые технологии и экологи­чески чистые процессы, новыеконструкции технологического оборудования, благодаря ко­торым будет обеспеченоснижение расходов при производстве CM и повышение КПД се­рийных СЭ до -20 %. B табл. 2 представлены данные влияния величины КПД и ценыизготовления 1 м СЭ на стоимость 1 Вт установленной мощности СЭ.

 Структура себестоимости CM (таблица 1)

 Этапы

производства CM

Себестоимость, долл/Вт Сегодня Завтра В перспективе

Изготовление

пластин кремния

1,5—1,7 0,8—1,0 0,25—0,3 Изготовление СЭ 1,3—1,5 0,4—0,5 0,3 Изготовление CM 1,5—1,7 0,6—0,7 0,4—0,45 Всего 4,3-4,9 2,0 1,0

 Стоимость установленной мощности СЭ,долл/Вт(таблица 2)

кпд, % Цена изготовления, долл/Вт 300 250 200 150 10 3,0 2,5 2,0 1,5 12 2,5 2,08 1,67 1,25 15 2,0 1,67 1,33 1,0 18 1,67 1,39 1,11 0,83

Кремний называют «нефтью 21-го столетия». Расчетыпоказывают, что СЭ с КПД 15 %, на которые пошел 1 кг кремния, за 30 лет службымогут произвести 300 МВтч электроэнергии. Равное количество электроэнергииможно по­лучить, израсходовав 75 т нефти (с учетом КПД теплоэлектростанций 33 %и теплотворной способности нефти 43,7 МДж/кг). Таким об­разом, 1 кг кремнияоказывается эквивалентен 75 т нефти [7].

Россия на рынке продаж кремния элек­тронного и солнечного качества, атакже моносилана, являющегося основным сырьем для изготовления пленочных солнечныхэлементов из аморфного кремния, может быстро окупить все расходы по проекту.Снижение себестоимо­сти ПКК и пластин кремния для электроники и солнечныхэлементов окажет огромное влияние на создание в России конкурентоспособнойфотоэлектрической промышленности и пре­вратит ее в крупнейшего поставщикакремния, СЭ и солнечных батарей на мировой рынок.

Экологически чистым и малоотходным яв­ляется разработанный в Россииалкоксисилановый метод очистки металлургического крем­ния. Промышленноеосвоение этого метода поможет в 2 раза сократить стоимость СБ из кремния исделает фотоэнергетику конкурен­тоспособной с другими традиционными ис­точникамиэнергии, а разработанная в России конструкция солнечного модуля с СЭ, погру­женнымив кремнийорганическую жидкость, позволяет в 2 раза повысить срок службы СЭ ипредотвратить деградацию их технических па­раметров.

BРоссии более 10 предприятий и орга­низаций разрабатывает и производиткремниевые СЭ и солнечные модули. Суммарная потенциальная производственнаямощность указанных производств превышает 4 МВт/год. Однако эти мощностииспользуют­ся максимум на 20 % из-за отсутствия необ­ходимого количестванедорогих кремниевых пластин и вследствие низкой покупательной способностинаселения России. Свою продук­цию способны экспортировать только тепредприятия, где сравнительно невысока себестои­мость производствавысокоэффективных СЭ, среди них ВИЭСХ, ЗАО «Солнечный ветер», завод«Красное Знамя», ЗАО «Телеком», вы­пускающие СЭ мировогоуровня качества с КПД до 15 %.

Если в России появится массовое производ­ство недорогого кремния«солнечного» качест­ва, то помимо указанных предприятий к произ­водствуСЭ и модулей могут подключиться не­загруженные сейчас предприятия электроннойпромышленности, расположенные в Ставро­поле, Александрове, Фрязино,Павловом-По-саде, Санкт-Петербурге, Орле, Нижнем Нов­городе, Саратове и др.Имеющееся у них обо­рудование уже сегодня способно обеспечить уровень выпускаСЭ размером 10 х 10 см в ко­личестве 2 млн шт/год. Выработанная имимощ­ность будет зависеть от величины КПД, которая в свою очередь определяетсяуровнем техно­логии изготовления: при КПД 15—17 % она со­ставит около 4 МВт. До2005 г. объемы выпус­ка в России могут вырасти до 2—3 МВт/год, а далее следуетожидать резкого роста: до 10— 15 МВт/год к 2010 г. и 30—50 МВт/год в 2015г.

Выводы:

 

1. Bo всем мире наблюдается стремитель­ный рост интереса кфотоэнергетике, которая в ближайшие годы может превратиться в про­цветающуюотрасль промышленности.

2. Основным материалом дляизготовления СЭ в настоящее время и в перспективе явля­ется кристаллическийкремний.

3. Перед промышленно развитымистранами встает проблема снижения стоимости кремния- сырца ниже 20 долл/кг исоздания специали­зированного производства кремния для фотоэнергетики объемом10 000 т/год.

4. Снижение стоимости пластин кремнияпослужит мощным толчком для реализации имеющихся наработок по повышению КПДсерийных СЭ до 18 % и снижению их себестои­мости.

5. Технический потенциал Россиипозволя­ет ей занять одно из ведущих мест на мировом рынке продаж солнечныхэлементов, модулей и фотоэлектрических систем.

6. Ни один из рассмотренных методовфотохимического разложения воды пока еще не вышел на уровень промышленногоиспользования. Однако полученные результаты позволяют считать реальной задачусоздания фотокаталитических преобразователей солнечной энергии в химическую наоснове фоторазложения воды на водород и кислород.

7. Без учетаэкологического эффекта системы солнечного теплоснабжения в России могут бытьконкурен­тоспособны с теплоисточниками на органическом топливе (газ, мазут) вюжных районах Дальнего Востока, на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье; срококупаемости CCT составляет 10-15 лет. Теплоснабжение от котельных на угле вовсех регионах России более эко­номично, чем использование солнечной энергии.

8. При конкуренции сэлектротеплоснабжением (например, в пунктах, где применение органического топ­ливаневозможно или нежелательно) CCT могут ока­заться экономически эффективными втех же регионах при Q > 1,3 МВт•ч/м2.

9. Введение экологическогоналога на выбросы CO2 в размере 100...125 дол/т углерода (чтосогласуется с целью мирового сообщества: не превышать в перспек­тиве уровеньэмиссии тепличных газов 1990 г.) позволя­ет рассматривать CCT как перспективнуютехнологию производства низкопотенциального тепла на значитель­ной территорииРоссии с годовым солнечным излучени­ем на плоскую поверхность более 1 000кВт•ч/м .

Списоклитературы:

1. Тихонов А.Н. Трансформация энергии в хлоропластах — энергообразующихорганеллах растительной клетки // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. №4. С. 24-32.

2.Климов В.В. Фотосинтез и биосфера // Там же. № 8. С. 6-13.

3.Скулачев В.П. Эволюция биологических механиз­мов запасания энергии // Тамже. 1997. № 5. С. 11-19.

4.http://www.eren.doe.gov.

5.Мэрфи Л. M. Перспективы развития и финанси­рование технологийиспользования возобновляемых ис­точников энергии в США // Труды Междунар.конгресса «Бизнес и инвестиции в области возобновляемых источ­никовэнергии в России», Москва, 31.05—4.06. 1999. M.: НИЦ «Инженер»,1999. C. 59-67.

6.Программа США «Миллион солнечных крыш» // Возобновляемаяэнергия. 1998. № 4. C. 7—10.

7.СтребковД. С. Новые экономически эффективные технологии солнечнойэнергетики // Труды Междунар. конгресса «Бизнес и инвестиции в областивозобновляе­мых источников энергии в России». M. 1999. C. 187—208.

8.Бусаров B. Успех поиска путей. Концепция перехо­дак устойчивому развитию и особенности региона­льной энергетической политики. — Зеленый мир,1999, № 16-17.

9.Бутузов B. A. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии в системахтеплоснабжения Крас­нодарского края. — Краснодар: ККП Союза НИО CCCP, 1989.

10.Системы солнечного тепло- и хладоснабжения/ P. P. Авезов, M. A. Барский-Зорин, И. M. Васильева и др. Под. ред. Э. B. Сарнацкого и C. A. Чистовича. — M.: Стройиздат, 1990.

11. Бутузов B. A. Анализ опыта проектирования и экс­плуатациигелиоустановок горячего водоснабжения.

Сборник«Энергосбережение на Кубани»/ Под общ ред. Э. Д. Митус. Краснодар: «СоветскаяKyбань», 1999.

12. Государственныйдоклад- «O состоянии окружаю­щей природнойсреды Российской Федерации в1997 г.» — Зеленый мир, 1998, №26.

13. Фугенфиров М.И.Использование солнечной энергии в Рос­сии // Теплоэнергетика. 1997. № 4. C.6-12.

14. Тарнижевский Б.В.,Абуев И.М. Технический уровень и освоение производства плоских солнечныхколлекторов в России // Те­плоэнергетика. 1997.№4. C. 13-15.

15. Тарнижевский Б.В.Оценка эффективности солнечного теп­лоснабжения в России // Теплоэнергетика.1996. № 5. C. 15-18.

16. Тарнижсвский Б.В.,Чакалев K.H., Левинский Б.М. Коэф­фициент замещения отопительной нагрузкипассивными системами солнечного отопления в различных района CCCP //Гелиотехника 1989.№4.С.54-58.

17. Бекман У., Клейн C.,Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. M.: Энергоатомиздат, 1982.

18. Марченко O.B.,Соломин C.B. Анализ области экономиче­ской эффективности ветродизельныхэлектростанций // Промышлен­ная энергетика. 1999. № 2. C. 49-53.

19. Новая энергетическаяполитика России / Под общ. ред. Ю.К. Шафраника. M.: Энергоатомиздат, 1995.

20. Бородулин М. Ю.

 Электротехническиепроблемы создания преобразовательных установок для солнечных и ветровыхэлектростанций / Бородулин М. Ю., Кадомский Д.Е. // Электрические станции. –1997. — № 3. – c.53-57.