Группа исследователей из Института солнечных энергетических систем ISE Фраунгофера и Потсдамского института исследования воздействия на климат изучила вопрос о том, достаточно ли ресурсов для обеспечения необходимого роста солнечной энергетики. Ведь в конечном итоге, экономически эффективная защита климата потребует установки от 20 до 80 тераватт солнечных электростанций только к 2050 году и от 80 до 170 тераватт к 2100 году — «по крайней мере, в сто раз больше, чем 707 гигаватт, установленных на конец 2020 года».
В исследовании «Технологическое обучение для ресурсоэффективной фотовольтаики тераваттного масштаба» исследовательская группа оценила редко обсуждаемые потребности в ресурсах для солнечной промышленности тераваттного масштаба, необходимые для ограничения глобального потепления до 1,5 градусов Цельсия. Они сосредоточились на энергии, стекле, капитале и серебре — ресурсах, которые необходимы независимо от типа используемой технологии.
По словам ученых, анализ показывает, «что без дальнейшего технологического прогресса ограниченность ресурсов, скорее всего, будет препятствовать развертыванию фотовольтаики тераваттного масштаба». Однако фотоэлектрические технологии постоянно развиваются. «Новые системы более эффективны и потребляют меньше ресурсов при производстве», — объясняет Ян Кристоф Гольдшмидт, руководитель группы New Solar Cell Concepts в ISE Фраунгофера и ведущий автор проекта.
Что касается спроса на энергию, то в долгосрочной перспективе для производства фотоэлектрических систем, как для замены, так и для дальнейшего наращивания мощностей, потребуется от четырех до одиннадцати процентов электроэнергии, вырабатываемой ежегодно на солнечных электростанциях (СЭС). Это сопоставимо с нынешними технологиями использования ископаемых видов энергии. Прогнозируемые ежегодные инвестиции также находятся в том же порядке величины, что и продажи крупнейших на сегодняшний день нефтегазовых компаний.
Спрос на стекло будет расти. По оценкам исследователей, ежегодная площадь производства солнечных панелей в 2100 году составит от 12 000 до 22 000 квадратных километров, что примерно эквивалентно всему текущему мировому производству листового стекла. Это «вероятно, не критично, так как песчаные месторождения изобилуют, а стекло пригодно для вторичной переработки». Однако нынешнее производство «уже необходимо другим рынкам, поэтому для солнечной энергии производственные мощности необходимо срочно расширять».
В случае с серебром существует «сильная историческая тенденция к уменьшению количества серебра из-за высоких цен и усовершенствования технологии печати». Если эта тенденция сохранится, общее потребление серебра останется ниже 18 000 тонн или, «в лучшем случае, будет примерно на нынешнем уровне».
Вывод: Развитие фотоэлектрических технологий с низким уровнем выбросов имеет приоритетное значение. В ближайшие десять лет необходимо быстрое расширение мощностей по производству листового стекла. Более того, для достижения высокой эффективности в промышленность следует срочно передать технологии тандемных фотоэлементов. «Инвестиции должны быть направлены не только на расширение мощностей, но и на поддержание нынешних высоких темпов инноваций с упором на устойчивое развитие», — считают авторы.
«Technological learning for resource efficient terawatt scale photovoltaics», 30 страниц, опубликовано в сентябре 2021 года в журнале Energy & Environmental Science; бесплатный PDF по ссылке ниже.
Источник: https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/2021/studie-hohes-innovationstempo-ist-schluessel-fuer-ressourceneffiziente-photovoltaik-im-terawattmassstab.html