Оценка потенциала и перспектив развития гелиоэнергетики в мире и Казахстане

Описываются роль и значение солнечной энергетики как приоритетного направления развития возобновляемых источников энергии. Уделяется внимание развитию основных сырьевых элементов технологического цикла гелиоэнергетики. Обобщается опыт реализации Программ развития солнечной энергетики в развитых странах ЕС и США. Отмечается, что признание процесса фотопреобразования солнечной энергии в качестве важного источника мировой энергии в ближайшем будущем является общепринятым в промышленно развитых государствах мира. Делается вывод о необходимости и актуальности развития гелиоэнергетики в Казахстане. Подчеркивается, что республика стала пятой страной в мире, где представлен полный цикл солнечной энергетики.

Солнечная энергетика как приоритетное направление развития возобновляемых источников энергии

Сегодня вряд ли стоит кого-то убеждать, что солнечная энергетика — одно из наиболее перспективных направлений развития возобновляемых источников энергии. Дело в том, что солнце — основной источник энергии, поступающей на землю. Оно ежегодно одаривает нас более готовой к сбору энергией, объем которой в 1600 раз больше энергетического потенциала ветровой энергии и в десятки тысяч раз превосходит потенциал энергии воды и биомассы. К слову, именно из энергии солнца, в конечном итоге, черпают свою энергию ветер, вода, растения и животные [1; 4].

По оценкам специалистов [2; 3], к 2100 г. солнце станет доминирующим источником энергии на планете. Предполагается, что более 50 % всей производимой на планете энергии будет получено из источников энергии, преобразующих солнечную энергию в электричество, так как эта отрасль в последнее время наиболее динамично развивается. Солнечная энергетика демонстрирует постоянный прирост мощности (до 30-40 % в год).

Аналитики Международного энергетического агентства (МЭА) прогнозируют, что уже к 2050 г. солнечная энергетика будет обеспечивать 20-25 % мировых потребностей в электроэнергии [3; 23].

Не зря в последние годы, несмотря на то, что в ночное время и при пасмурной погоде солнечные электростанции не работают, а утилизация от солнечных панелей, преобразующих солнечную энер­гию в электричество, еще нуждается в развитии и применении, география и масштабы использования энергии солнца значительно расширились. Заметный прогресс наблюдается в производстве «солнеч­ного» электричества в Японии, США, Германии и Китае, а также в ЮАР [4; 6].

Как показывает опыт этих стран, простые в изготовлении и эксплуатации солнечные нагреватели могут широко использоваться, к примеру, в сельском хозяйстве, где отмечается низкое энергопотреб­ление в сравнении с промышленным комплексом, что связано, в первую очередь, с удалением объек­тов от электросетей. Солнечные нагреватели можно использовать для сушки сена, лесоматериалов и сельскохозяйственных продуктов, отопления животноводческих ферм, теплиц, птицефабрик; потен­циальными их потребителями также являются спортивно-оздоровительные учреждения, открытые и закрытые плавательные бассейны баз отдыха, дачные поселки.

К тому же солнечная электростанция не выделяет в процессе работы вредных веществ, не за­грязняет окружающую среду, эксплуатационные расходы сводятся к периодической очистке зеркал концентраторов и фотомодулей и замене раз в 10 лет инверторов и аккумуляторов.

Вместе с тем нужно иметь в виду, что существенным недостатком солнечной энергетики являет­ся зависимость от светового потока и отсутствие генерации в ночное время. Поэтому в солнечные часы должны производиться излишки энергии, которые могут аккумулироваться для использования в темное время суток. Большинство систем хранения энергии, таких, например, как аккумуляторы, до­рогостоящие или неэффективные.

Альтернативное решение — хранение в виде энергии сжатого воздуха. С помощью электроэнер­гии, полученной на солнечных электростанциях, воздух сжимается и закачивается в пустые карсто­вые полости, заброшенные шахты, водоносные горизонты или истощившиеся газовые пласты. Сжа­тый воздух по мере необходимости используется на тепловых электростанциях, что позволяет суще­ственно сократить расход топлива на турбине. Установки аккумулирования энергии сжатого воздуха надежно функционируют с 1978 г. в Ханторфе, Германия, и с 1991 г. в Мак-Интоше, штат Алабама (США). В таком цикле сгорания топлива турбина потребляет природного газа на 40 % меньше, а за счет использования более совершенной технологии регенерации тепла его расход можно уменьшить еще на 10 % [5; 32].

Исследования, проведенные Институтом изучения электроэнергии в Пало-Алто, штат Калифор­ния (США), показали, что затраты на хранение энергии в виде энергии сжатого воздуха сегодня в два раза меньше, чем при использовании аккумуляторных свинцовых батарей. Ученые доказали, что та­кие системы хранения могут добавить 3-4 цента за кВт/ч к затратам на производство солнечной энер­гии, в результате чего ее общая стоимость в 2020 г. составит 8-9 центов за кВт/ч.

Различные способы использования солнечной энергии

Человек очень давно использует солнце как естественный источник теплоты. Так, может пред­ставить интерес указание на то, что еще 2,5 тысячи лет назад Сократ предложил первый «солнечный дом». Учитывая различные положения солнца летом и зимой, он рассчитал соответствующий наклон крыши с выступом. Это позволило максимально использовать энергию солнца зимой, а летом пол­ностью исключить нагрев дома солнцем. Черный пол и окрашенные в темный цвет стены адсорбиро­вали солнечную энергию и аккумулировали теплоту для холодной ночи.

В наше время известно много различных способов использования солнечной энергии, разрабо­танных с учетом разнообразных потребностей (получение низкотемпературной теплоты для отопле­ния жилых домов, высокотемпературной теплоты для производства пара и электрического тока или процессов плавки).

На сегодняшний день поток солнечной энергии используется в основном в трех направлениях: для горячего водоснабжения, отопления, получения электроэнергии [6; 69-77].

1. Горячее водоснабжение. В системах горячего водоснабжения и отопления используются пло­ские солнечные коллекторы. Солнечный коллектор представляет собой теплообменный аппарат с ка­налами, через которые проходит теплоноситель. Часть солнечной радиации поглощается поверх­ностью теплообмена и передается теплоносителю.

Технология использования солнечной энергии для подогрева воды в солнечных коллекторах из­вестна давно. Во многих странах, имеющих для этого условия, применение солнечных панелей для нужд теплоснабжения и получения горячей воды весьма распространено. В этом плане показателен пример Дании. Солнечные коллекторы находят здесь применение на котельных в системах централи­зованного теплоснабжения. Это позволяет энергокомпаниям экономить топливо, снижать стоимость тепла и уменьшать загрязнение окружающей среды.

2. Солнечное отопление. Оно делится на активное и пассивное.

Активное солнечное отопление основано на применении инженерных систем, которые, как и системы горячего водоснабжения, включают контур циркуляции жидкого теплоносителя или возду­ха. На практике жидкостные системы солнечного отопления встречаются чаще, чем воздушные, од­нако они требуют наличия отопительных приборов и дополнительных мер для защиты от замерзания и коррозии.

Согласно схеме воздушного отопления в солнечный день с помощью вентилятора организуется циркуляция воздуха по замкнутому контуру через коллектор и галечный аккумулятор. Вечером или в прохладный день реализуется режим, при котором поток холодного воздуха проходит через аккуму­лятор, воспринимает накопленную теплоту и поступает в отапливаемое помещение. При необходи­мости воздух дополнительно нагревается с помощью резервного нагревателя.

Пассивные системы солнечного отопления используют ориентированные в южном направлении остекленные элементы строительных конструкций больших площадей для накопления и переноса теплоты потребителю.

Другой подход включает строительство зданий с теплоаккумулирующей стеной, расположенной за остеклением. Большая тепловая инерционность строительных стеновых материалов позволяет ис­пользовать накопленную теплоту в пасмурные дни и ночное время. Стены также могут являться пас­сивными солнечными коллекторами, если они будут включать конвективные каналы.

Пассивные солнечные теплоиспользующие системы имеют наименьшую стоимость для вновь строящихся зданий и такой же срок службы, как и само здание, при низких эксплуатационных расхо­дах. Использование данных систем в существующих зданиях связано со значительными трудностями и затратами.

3. Получение электроэнергии. Преобразование потока солнечной энергии в электричество осу­ществляется двумя способами: термомеханическим и фотоэлектрическим.

Термомеханический способ основан на передаче теплоты теплоносителю с генерацией пара и дальнейшим ее преобразованием по традиционной схеме в механическую и электрическую энергию.

Для создания больших плотностей потоков солнечной радиации и соответственно тепловой энергии используются солнечные концентраторы параболического или сферического типа, которые сфокусированы на поверхность теплоприемника. В подобных конструкциях солнечных коллекторов теплоприемником является канал, по которому течет теплоноситель. В отличие от плоских коллекто­ров данные конструкции поглощают только прямое солнечное излучение и снабжаются системами, следящими за Солнцем.

В основе фотоэлектрического способа прямого преобразования солнечного излучения в электро­энергию лежит явление фотоэффекта. Базовыми элементами данной технологии являются устройст­ва, называемые соответственно фотоэлементами или солнечными элементами. Некоторые из фото­элементов представляют собой кремниевые полупроводниковые фотодиоды, где происходит разде­ление положительных и отрицательных носителей заряда при поглощении электромагнитного излу­чения.

В настоящее время стоимость электроэнергии, получаемой с помощью фотоэлектрических уста­новок, превышает стоимость энергии, получаемой на традиционных энергоустановках. Однако она постепенно снижается.

Перспективными могут быть следующие фотоэлектрические установки:

• солнечные батареи с пиковой мощностью 3 кВт, сооружаемые на крышах зданий для энерго­снабжения автономных объектов;
• установки мощностью 100 —500 кВт, устанавливаемые на открытых пространствах;
• комбинированные установки мощностью 4-40 кВт с аккумулятором, работающие параллельно с дизельным или газовым генератором.

Между прочим, ученые Казахстанско-Британского технического университета и Института ор­ганического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского [7; 10] считают, что в ближайшем буду­щем главным источником мировой энергии может стать именно фотопреобразование солнечной энергии. Как известно, тонкопленочные поликристаллические фотопреобразователи солнечного из­лучения и тонкопленочные гетероструктуры относятся к новейшим полупроводниковым материалам. Разработка надежных и дешевых методов изготовления таких структур позволит широко применять их наряду с традиционными фотоэлементами на основе кремния. По информации указанных выше научных и учебных организаций, на сегодняшний день стоимость киловатт-часа электроэнергии, по­лученной с помощью фотоэлектрических преобразователей, остается довольно высокой. Поэтому бурно растущий рынок солнечной энергетики по стоимости электроэнергии пока не достигает пока­зателей стоимости, которую обеспечивают традиционные источники электроэнергии. Однако по мере эксплуатации фотоэлектрических преобразователей стоимость получаемой с их помощью электро­энергии непрерывно падает. Срок службы современных кремниевых фотопреобразователей оценива­ется примерно в 30 лет, а за этот срок стоимость производимой ими электроэнергии упадет примерно в 8-10 раз.

Развитие основных сырьевых элементов технологического цикла солнечной энергетики

Исследованием [8; 6] выявлено, что срок службы солнечных электростанций по основному ком­поненту — кремнию и солнечным элементам может быть увеличен до 50-100 лет. Солнечный крем­ний с чистотой 99,99 % стоит столько же, сколько уран для АЭС, хотя содержание кремния в земной коре превышает содержание урана в 100 тысяч раз.

По мнению специалистов, отставание кремниевого производства от уранового связано с много­миллиардными вложениями в долларовом исчислении в развитие атомной энергетики по военным программам, в то время как из-за недостаточности средств кремниевая технология, оставаясь на пер­воначально низком уровне, сохраняет свои отрицательные черты — высокую энергоемкость, низкую рентабельность, растущие экологические риски.

Высокая стоимость кремния солнечного качества и кремниевых пластин является основным ограничением для развития солнечной энергетики. Многие развитые страны, исходя из ее перспек­тивности, дотируют ее из бюджета.

О важности кремния свидетельствует то, что на его долю в производстве солнечной энергии приходится более 75 %, поэтому технологии его переработки особенно значимы. Металлический, поликристаллический, монокристаллический кремний, кремниевые пластины — основные сырьевые элементы технологического цикла солнечной энергетики.

В этой связи мировое производство металлического кремния, достигнув 1 млн т, продолжает расти. Основные производители — Китай, Норвегия, Бразилия, Франция, США, Россия.

Казахстан, обладая достаточным сырьевым, производственным, научно-техническим потенциа­лом, имеет хорошие перспективы для создания собственной кремниевой программы и организации полноценной гелиоэнергетической отрасли. В республике имеются практически все геолого­технологические типы кварца — основного сырья для производства кремния. Запасы кварца составляют 65 млн т, а кварцитов — 267 млн т. На долю нашей страны приходится 24,5 % от всех запасов кварцитов в странах СНГ (табл.1).

В октябре 2014 г. Национальный управляющий холдинг «Байтерек» и Фонд национального благосостояния «Самрук-Казына» совместно запустили в эксплуатацию завод по производству металлургического кремния в Караганде. При выходе на полную мощность предприятие будет выдавать 25 тыс. т готовой продукции в год.

Национальный управляющий холдинг «Байтерек» привлек нового стратегического инвестора в лице АО «НГК «Тау-Кен Самрук» (дочерняя структура АО «ФНБ «Самрук-Казына»), которое, в свою очередь, подписало соглашение с АО «Инвестиционный фонд Казахстана» (дочерняя организация

АО «Национальный управляющий холдинг «Байтерек»). Согласно документу новый стратегический партнер инвестирует в первоначальные процедуры оздоровления предприятия более 1,4 млрд тенге.

Завод по производству металлургического кремния в Караганде не имеет аналогов на террито­рии СНГ. Кремний чистотой не менее 98,5 % производится по технологии немецкой компании, кото­рая выступает и основным гарантом сбыта казахстанского кремния. По словам представителей хол­динга «Байтерек», договор с немецкой компанией заключен на 10 лет. Готовятся также контракты с потребителями США, Японии и стран ЕС. Кремний используют в производстве алюминия и хими­ческой промышленности при изготовлении алюминиево-силиконовых сплавов, высокочистых полупроводников и органического кремния [9; 2].

Запуск предприятия имеет еще и мультипликативный эффект за счет развития смежных отрас­лей в регионе. В частности, возобновится горнорудное производство на месторождении «Актас», где добывается кварц — основное сырье для получения кремния. АО «Қазақстан инвест көмір» сможет добывать в Караганде и другой компонент сырья — так называемый спецкокс. Таким образом, будет развита логистика и улучшится промышленная инфраструктура в регионе, а сотни людей области получат постоянную работу.

Как известно, в свое время создание фотоэлементов на основе кремния и арсенида галлия явилось блестящим началом решения проблем преобразования солнечной энергии [10; 43-47]. Однако в текущем десятилетии наряду с широким использованием в процессах преобразования солнечной энергии кристаллического кремния пристальное внимание исследователей было уделено созданию тонкопленочных солнечных элементов и существенному увеличению их произвоства. Это было обусловлено как процессами деградации кремниевых модулей под действием жесткой солнеч­ной радиации, так и сохраняющейся в течение длительного времени нехватки поликристаллического кремния, являющегося исходным сырьем для получения кремния «солнечного» качества. Поэтому к настоящему времени на смену фотоэлементам из кремния и арсенида галлия пришло новое поколе­ние фотопреобразователей, изготовленных с использованием тонкопленочных халькогенидов. Экс­перты прогнозируют насыщение производства кристаллических кремниевых модулей в объеме 3-4 ГВт/год и существенное увеличение производства тонкопленочных солнечных элементов в следую­щем десятилетии [11,12].

Тонкопленочные фотоэлементы используют полупроводниковые материалы толщиной в не­сколько микрон, которой достаточно для полного преобразования падающего солнечного света. Тех­нологии производства таких элементов непрерывно совершенствуются для роста эффективности преобразования, надежности и срока службы, а также уменьшения стоимости производства. Это уве­личивает возможности конкуренции с преобладающим сбытом фотоэлементов на основе кристалли­ческого кремния. Одним из главных преимуществ тонкопленочных модулей является низкая мате­риалоемкость, которая особенно выигрышна по стоимости в поточном процессе производства. При этом потребляется меньше материалов по сравнению с производством солнечных элементов, осно­ванных на массивных объемных материалах [13; 23].

Наибольшее развитие разработка и производство тонкопленочных фотомодулей получили при использовании таких технически прогрессивных материалов, как СйТе и Си1п1-хОах8е₂ (OGS), с которыми может быть получена наивысшая эффективность преобразования — 18,7 и 20,4 % соот­ветственно. Эти величины сопоставимы с наивысшей эффективностью (25 %), полученной с кремниевыми солнечными элементами [14].

Применение многослойных тонкопленочных структур позволяет существенно повысить эффек­тивность преобразования солнечной энергии. Появление нового класса фотоматериалов на базе тон­ких пленок полупроводников, имеющих очень низкую стоимость, позволит снизить себестоимость солнечных элементов в 10 раз по сравнению со стоимостью существующих фотоэлектрических мо­дулей в массовом производстве.

Опыт реализации Программы развития солнечной энергетики в США до 2050 г.

Энергия солнечного света, поступающего на Землю в течение 40 минут, эквивалентна глобаль­ному потреблению энергии в течение года. США в этом отношении повезло — страна обладает ко­лоссальными ресурсами солнечной энергии. По меньшей мере 625 тыс. км² территории на Юго­Западе страны пригодно для строительства солнечных электростанций, и эти земли получают более 4,748 млн тераджоулей (ТДж) солнечной радиации в год.

Для реализации проектов развития солнечной энергетики надо освоить огромные участки земли и построить там фотоэлектрические и термоэлектрические станции. Необходимо также возвести ма­гистральную линию передачи постоянного тока, чтобы передавать электроэнергию по всей стране.

С учетом этого в США разработана Программа развития солнечной энергетики до 2050 г. [5; 28-33]. Ее реализация позволит значительно сократить потребление ископаемого топлива и выбросы парнико­вых газов (табл. 2).

Ожидается, что к 2050 г. в США не электростанции, работающие на ископаемом топливе, а ге­лиостанции будут снабжать в основном энергией потребителей. Они же обеспечат энергией широко­масштабный переход на гибридные автомобили. Избыточная энергия будет храниться в виде энергии сжатого воздуха в подземных кавернах. Новая высоковольтная магистральная линия электропередач постоянного тока позволит передавать энергию на региональные рынки по всей стране.

Согласно Программе (табл. 3), солнечные батареи, размещенные на площади 75 тыс. км², будут генерировать около 3 тыс. гигаватт (ГВт). В результате ее осуществления к 2050 г. 69 % электроэнер­гии и 35 % всей энергии в США (в том числе для транспорта) будет обеспечиваться за счет солнеч­ной энергии. Согласно прогнозу, ее можно продавать потребителям по ценам, эквивалентным сего­дняшним ценам на энергию из обычных источников, т.е. примерно по 5 центов за киловатт/час (кВт/ч). Если будут освоены также энергия ветра, биомассы и геотермальные источники, то к 2100 г. возобновляемые источники энергии смогут обеспечивать 100 % электроэнергии страны и 90 % всей энергии.

Предполагается, что для реализации Программы развития солнечной энергетики до 2050 г. Фе­деральное правительство США должно инвестировать в нее в ближайшие 40 лет более 400 млрд дол­ларов.

Деньги немалые, но отдачи будет больше. Солнечные электростанции почти не потребляют топ­лива, что позволяет из года в год экономить миллиарды долларов. Новая инфраструктура заменит 300 крупных электростанций, работающих на угле, и еще 300 — на природном газе. Благодаря этой Про­грамме фактически полностью отпадет необходимость в импортной нефти, что значительно сократит дефицит торгового баланса США и ослабит напряженность на Ближнем Востоке и в других районах мира. Поскольку использование солнечных технологий почти не загрязняет окружающую среду, вы­бросы парниковых газов от электростанций сократятся на 1,7 млрд т в год. Еще на 1,9 млрд т умень­шатся выбросы от двигателей автомобилей, работающих на бензине, за счет их замены гибридными моделями, подзаряжающимися от солнечной энергосистемы. В 2050 г. объем выбросов углекислого газа в США будет на 62 % ниже уровня 2005 г., что окажет позитивное воздействие на климат.

Состояние и перспективы развития гелиоэнергетики в странах ЕС

Страны ЕС планируют, что к 2020 г. доля использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в европейском энергобалансе составит 20 % [3; 23].

При этом все, даже богатые ресурсами страны ЕС, обращают особое внимание на солнечную энергетику. Сначала потому, что думали об истощении углеводородов. Но сейчас, несмотря на от­крываемые новые залежи угля, углеводородного сырья, многие понимают, что проблема не в их ис­черпании, а в их губительном влиянии на природу. Такое «загрязнение» не знает государственных границ и становится одной из самых неотложных мировых проблем.

В последнее время среди развитых стран ЕС фотоэнергетическое направление наиболее интен­сивно развивается в Испании и Германии, которые опередили Японию после принятия государствен­ной программы. Одна из причин феноменального роста фотовольтаики в Германии — действующая правительственная Программа «100 000 фотоэлектрических крыш», предлагающая налоговые льготы и субсидии производителям солнечных батарей, монтируемых на крышах домов.

Прогнозируется, что к 2020 г. Германия будет получать 36 % электричества из ВИЭ; при этом мощности солнечной энергетики к этому времени возрастут втрое [15; 8]. Интересно отметить, что в этой стране государство выкупает энергию, производимую солнечными батареями, по цене, в 10 раз превышающей рыночную, а также предлагает налоговые льготы и субсидии их производителям. Все это привело к тому, что в настоящее время в Германии солнечные батареи могут быть установлены где угодно в течение нескольких дней.

Сегодня в частных домах ФРГ нет централизованного горячего водоснабжения. А с помощью солнечного коллектора можно получать горячую воду и обогревать дом. Система довольно проста. Генератор — это коробка, покрытая стеклом. В ней — система трубочек, как в змеевике радиатора отопления. С одной стороны подается холодная вода, нагревается солнцем, с другой стороны она вы­ходит уже горячая. Похоже на наш радиатор отопления, выкрашенный в черный цвет. Такой генера­тор изготовлен с использованием пластика, матового стекла, чтобы ничто не отразилось и работало максимально эффективно. Их много в частных домах прямо на крыше. Ведь за коммунальные услуги немцы платят очень большие деньги, и такие приборы позволяют экономить. У этой системы один недостаток: если нет солнца, дома будет холодно. Поэтому солнечный генератор дублируется при­вычной системой отопления. Насосы прокачивают эту воду, которая накапливается в резервуаре, подобном термосу. Температуру воды можно регулировать при помощи переключателей.

Всем становится очевидно, что уже в краткосрочной перспективе необходимо существенное увеличение возобновляемой энергетики, и прежде всего гелиоэнергетики. Важно то, что солнце является практически неисчерпаемым, абсолютно безопасным, в равной степени всем принадлежащим и доступным источником энергии, а потому и одним из наиболее важных видов альтернативной энергетики.

Возможности применения солнечной энергетики в Казахстане

В Республике Казахстан рынок инновационных энергосберегающих технологий пока не очень развит. Поэтому в предстоящие годы Казахстан должен совершить инновационный прорыв в области разработок и внедрения чистых видов энергии. Уже объявлено, что все объекты ЭКСПО-2017 будут функционировать благодаря возобновляемым источникам энергии [16; 4].

Для Казахстана с его огромной территорией, низкой плотностью населения, обилием солнечных дней и относительно малым количеством рек основой возобновляемой энергетики может стать сол­нечная энергетика. В республике суммарный годовой потенциал солнечной энергии велик. По дан­ным Национального инновационного фонда [17; 12], он оценивается примерно в 340 млрд т условно­го топлива. Количество солнечных часов в году достигает 2-3 тыс., а энергия солнечного излучения 1,2 кВт на квадратный метр (кв. м) в год.

Эти данные свидетельствуют о том, что перспективы развития гелиоэнергетики в нашей стране вполне благоприятны. Не зря к 2020 г. в Казахстане планируется построить четыре солнечные стан­ции мощностью 77 МВт [16; 4].

В республике особенно велик потенциал солнечной энергии на Юге страны. Так, в сфере солнечной энергетики на Юге одобрено 7 проектов общей мощностью 342 МВт. Наиболее крупный из них — фотовольтаическая станция суммарной мощностью 100 МВт. Стоимость проекта — 37,5 млрд тенге. Его реализацией занимается совместное предприятие Ontustik Green Energy, имеющее двух учредителей — ТОО «Шымкент Инновация» и ТОО «Промондис Казахстан». Сейчас ведутся подготовительные работы, разрабатывается технико-экономическое обоснование и готовится проект­но-сметная документация. Уже решен вопрос выделения земельных участков, на которых планирует­ся строительство фотовольтаической станции. Государственные акты на земельные участки площа­дью 50 га оформлены в Байдибекском районе, 100 га — в Отрарском. Идет процесс оформления зе­мельного участка площадью 67 га в Сайрамском районе. Проект планируют реализовать в 4 этапа.

Еще один крупный проект предлагает ТОО «Arman — engineering». Солнечные панели предпо­лагается установить в Сайрамском и Ордыбасинском районах. Суммарная мощность оборудования 80 МВт. Проект также одобрен региональной координационной комиссией для включения в Карту индустриализации [18; 5].

Предполагается, что до открытия Международной выставки ЭКСПО-2017 в Южном Казахстане за счет внедрения возобновляемых источников удастся значительно снизить дефицит электрической энергии, используя для ее производства силу солнца, ветра и рек.

Безусловно, особо следует отметить тот факт, что Казахстан, наряду с США, Китаем, Германией и Норвегией, стал пятой страной в мире, где представлен полный цикл солнечной энергетики, или солнечной фотовольтаики, как принято именовать эту отрасль в мире. В республике за короткое вре­мя был выстроен вертикально интегрированный проект ^zPV. Это полноценный кластер, который охватывает весь производственный цикл — от добычи сырья до производства готовых солнечных модулей.

Как известно, в 2009 г. был принят Закон «О поддержке использования возобновляемых источ­ников энергии», а впоследствии Указом Президента от 19 марта 2010 г. было поручено предусмот­реть организацию работ и разработку плана размещения объектов по использованию возобновляемых источников энергии. И уже в октябре 2010 г., в ходе визита Президента Казахстана во Францию было подписано соглашение по проекту КагРУ о создании и развитии в стране кремниевой солнечной энергетики.

С казахстанской стороны реализация проекта КагРУ была поручена АО «НАК «Казатомпром». А один из лучших мировых институтов в области возобновляемой энергии — Национальный инсти­тут солнечной энергии (НИСЭ) Франции был признан ответственным за трансферт технологий и зна­ний. Сейчас этот центр обладает самыми передовыми технологиями в области фотовольтаики [19; 6].

Ключевая цель КагРУ — производство конечной продукции — фотоэлектрических пластин и модулей годовой производительностью 60 МВт. В кластер вошли три предприятия: металлургиче­ский комбинат Каг Silicon в Уштобе Алматинской области, ТОО Kazakhstan Solar Silicon» в Усть- Каменогорске и ТОО «Аstаnа Solar» в Астане [20; 24].

Известно, что производство кремния солнечного качества — сфера высокотехнологичная. Кста­ти сам термин «высокие технологии» появился из микроэлектронной промышленности, из кремние­вых технологий. Солнечные элементы, солнечные батареи можно производить из солнечного крем­ния, чистота которого составляет 99,9999.

1. Металлургический кремний, который получают на Казсиликоне ^az Silicon), имеет чистоту 98-99 %, а 1-2 % — это различные примеси, от которых его нужно очистить. К настоящему времени можно сказать, что технология получения металлургического кремния освоена, производственный процесс налажен. Еще в марте 2012 г. была запущена линия для стабильного получения металлурги­ческого кремния (МК) с необходимыми характеристиками.
2. Если на заводе в Уштобе будут осуществляться получение МК и его очистка до «солнечного» качества, то на заводе в Усть-Каменогорске будут производиться слитки «солнечного» кремния, их распил на блоки и пластины. В конечном итоге, будут получены фотоэлектрические ячейки — ос­новной составляющий компонент солнечного модуля. Затем усть-каменогорские солнечные ячейки будут отправляться на завод Astana Solar [21; 8].
3. Первый в стране завод по производству фотоэлектрических модулей Astana Solar был запущен в декабре 2012 г. В час с заводского конвейера сходят 30 панелей. Солнечные батареи используются на отдаленных производствах, расположенных вне линий электропередачи, на промышленных объ­ектах, подверженных частым отключениям электроэнергии, в населенных пунктах, фермерских хо­зяйствах. К слову, на крыше самого завода тоже установлены фотоэлектрические модули. Их энергии достаточно для того, чтобы сократить потребность цеха в электроэнергии на 10 % [22; 1].

Как показывают расчеты [20; 24], ежегодно завод Kazakhstan Solar Silicon готов производить 16,5 миллиона фотоэлектрических ячеек. Это не менее 60 мегаватт энергии. В итоге вся конечная продукция — солнечные модули, выпускаемые с 2013 г. заводом Astana Solar, сертифицированы как для казахстанского, так и для внешнего рынка. Гарантийный срок модулей — четверть века беспере­бойной работы.

По мнению специалистов, предприятия проекта KazPV имеют потенциал роста от проектных 60 мегаватт до 100 мегаватт. ТОО «Astana Solar» уже вышло на производство модулей суммарной мощ­ностью 7-8 МВт.

В последние годы определенная работа по реализации проектов в области возобновлемой энер­гетики ведется ФНБ «Самрук-Казына» [23; 6]. В частности, закончено строительство солнечной электростанции мощностью 2 МВт в Капшагае. По проекту «Солнечная электрическая станция Жа- накорган мощностью 50 МВт» в Жанакорганском районе Кызылординской области ведутся работы по согласованию ТЭО проекта и по привлечению финансирования. Также реализуется проект «Сол­нечная электрическая станция мощностью 50 МВт на площадке Бурное в Жамбылской области». Стратегическим партнером здесь выступает британская компания UG Energy Limited.

Список литературы

• ТокмолдинН. Источник энергии будущего // Казахстанская правда. — — 6 марта. — С. 4.
• Энергоэкологическое будущее цивилизаций и стратегия развития альтернативной и возобновляемой энергетики // Республика. КҮ. — — 13 окт. — С. 3.
• Браун Т. «Зеленая» модель для энергии будущего // Казахстанская правда. — — 18 мая. — С. 23.
• Мендебаев Т. Нетрадиционная энергетика. Выбор за нами // Наука и Высшая школа Казахстана. — — 15 сент.
• С.
• Мейсон Д., Фтенакис В., Цвайбель К. Грандиозные идеи // В мире науки. — — № 4. — С. 28-33.
• Андрижиевский А.А., Володин В.И. Энергосбережение и энергетический менеджмент: Учеб. пособие. — Минск: Вышэйш. шк., — 294 с.
• Бутырина Е. Отсутствие в Казахстане Программы развития электроэнергетики на перспективу создает массу вопро­сов о возможности дальнейшего развития отраслей экономики до и после 2015 года // Панорама. — — № 44. — 11 нояб. — С. 10.
• Алшанов Р., Ашимбаева А. Солнечная энергетика Казахстана: возможности и перспективы // Казахстанская правда. 2004. — 6 авг. — С. 6.
• Яковлева Л. Второе рождение кремния // Индустриальная Караганда. — — 16 окт. — С. 2.
• Токмолдин С.Ж. Развитие солнечной фотоэнергетики в Республике Казахстан // Энергетика и топливные ресурсы Казахстана. — — № 8. — С. 43-47.
• Martin A. Green, Keith Emery, Yoshihiro Hishikawa and Wilhelm Warta. Solar Cell Efficiency Tables. Prog. Photovolt // Res. Appl. 18 (2010). — P. 346-352.
• Dhere A.N.G. Present status and future prospects of CIGSS thin film solar cells // Solor Energy Materials & Solar Cells. — 2006. — Vol. 90. — P. 2181-2190.
• Дергачева М. Тонкопленочные халькогенидные фотоэлементы. Мировые достижения и казахстанские разработки // Промышленность Казахстана. — 2014. — № 2 (83). — С. 22-27.
• Bosio F., Romeo A., Romeo N. Thin Film Solar Cells: Current Status and Future Trends. — New York, Nova science Pub­lishers, 2011.
• Донских А. Энергия ветра и солнца // Казахстанская правда. — — 29 мая. — С. 8.
• Турысбекова А. Взять энергию у солнца // Казахстанская правда. — — 6 марта. — С. 4.
• Бутырина Е. Приближающаяся угроза топливного голода и загрязнения окружающей среды требует увеличения мер по развитию энергосбережения и альтернативных источников энергии // Панорама. — 2009. — № 10. — 20 марта. — С. 12.
• Доброта Л. Энергия солнца служит людям // Казахстанская правда. — — 2 апр. — С. 5.
• Донских А . Из кремниевой искры // Казахстанская правда. 2012. — 20 апреля. — С. 6.
• Донских А. Солнечная фотовольтаика. KazPV вышел на мировой рынок: это всерьез и надолго // Казахстанская правда.
• — 4 апр. — С. 24.
• Донских А. Солнечная альтернатива // Казахстанская правда. — — 27 нояб. — С. 8.
• Федорова П. Преобразуя энергию солнца // Казахстанская правда. — — 11 февр. — С. 1.
• Школьник В. Грядет новая эра низкоуглеродной экономики // Казахстанская правда. — — 17 окт. — С. 6.