На пути к «чистой» фотовольтаике

На пути к «чистой» фотовольтаике Массовое строительство солнечных электростанций в последние годы бьет рекорды. Совсем недавно в странах Ближнего Востока и Латинской Америки цена на солнечную энергию опустилась ниже двух центов за кВт*час. В США также рапортуют о значительном снижении цен на электричество от СЭС. Схожие новости приходят и из Австралии. Создается впечатление, что солнечная энергетика уверенно «утирает нос» традиционной генерации. Мало того, дело доходит до того, что нередко возникает кризис перепроизводства солнечной энергии. Так, в мае этого года штат Калифорния не смог потребить 95 000 МВт*час электричества, выработанного солнечными электростанциями. Считается, что причиной перепроизводства стали амбициозные планы местных властей, которые – на волне модных веяний – всячески поощряют проекты с фотовольтаикой. 

Впрочем, пока еще не стоит бурно аплодировать победному шествию «зеленой» энергетики, поскольку при ближайшем рассмотрении она оказывается не совсем «зеленой». У фотовольтаики есть один не очень приятный аспект, касающийся производства и утилизации солнечных панелей. И если раньше – ввиду незначительной доли ВИЭ в общих объемах генерации электроэнергии – на него закрывали глаза, то теперь, после настоящего «солнечного» бума, об этом приходится говорить открыто.

Главный вопрос, поставленный недавно американскими экспертами: куда девать гигантскую кучу отработанных солнечных панелей, которая обязательно скопится через несколько десятилетий? Два года назад объем опасных отходов здесь составлял примерно 250 тысяч тонн. Если нынешние темпы производства сохранятся, то к 2050 году эта цифра грозит составить 78 миллионов тонн. Несмотря на то, что солнечные модули почти на 90% состоят из стекла, они могут содержать и токсичные элементы (например, кадмий). Поэтому утилизация старых панелей становится особо актуальной в свете указанной тенденции, поскольку обычные мусорные полигоны вряд ли будут способны справиться с такой задачей. Кроме того, с технологиями производства здесь также не все «чисто», и этот момент также очень часто упускается из виду, когда речь заходит о развитии «зеленой» энергетики.

Данное обстоятельство дает убежденным противникам ВИЭ «убойные» аргументы против всего направления. Не удивительно, что в последнее время в нашей стране нарастает количество публикаций, где та же солнечная энергетика преподносится как явная экологическая угроза, которую будто бы сознательно замалчивают в угоду влиятельным лоббистам. Особо сильное впечатление производят факты разрушения некоторых американских СЭС сильными ураганами и торнадо. В 2015 году удару стихий подверглась одна из станций в южной Калифорнии, когда было разрушено порядка 200 тысяч солнечных модулей. Схожее разрушение из-за урагана произошло осенью прошлого года в Пуэрто-Рико – на второй по величине солнечной станции в стране. В обоих случаях разбросанные солнечные панели перемешались с грунтом и камнями, в результате чего туда попало множество токсичных (как уверяют экологи) осколков.

Понятно, что солнечные панели не являются в плане утилизации чем-то уникальным. Сюда мы можем включить всю радиоэлектронику, аккумуляторы, автомобили и даже мебель. Иначе говоря, вопрос с утилизацией является чисто техническим, и вряд ли мы можем сомневаться в том, что адекватного решения не будет найдено. В принципе, процесс переработки старых панелей не только в целях утилизации, но и в целях восстановления необходимых материалов, в какой-то мере является достаточно разумным выходом из ситуации. Однако противники ВИЭ обращают внимание на то, что такая переработка сама по себе – вещь затратная, и в случае массового применения она просто-напросто приведет к серьезным издержкам. Спрашивается, на кого эти издержки возлагать – на государственный бюджет или на самих производителей? Понятно, что государственные субсидии на переработку старых модулей будут рассматриваться как совершенно нерыночный способ поддержки отрасли, а значит – как прямое ущемление интересов других производителей. В случае же рыночного подхода к проблеме расходы неизбежно лягут на плечи конечных потребителей. То есть нынешнее удешевление стоимости солнечных панелей окажется временным послаблением. Реальная борьба за экологию, дескать, расставит всё на свои места и покажет (именно так считают противники ВИЭ) истинную цену «зеленой» энергетики.

Но так ли всё однозначно на самом деле? Что об этом думают специалисты, занимающиеся разработкой технологий производства солнечных элементов?

Как заметил заведующий лабораторией молекулярной кинетики Института теплофизики СО РАН Равель Шарафутдинов, необходимо понимать, что существуют разные виды солнечных панелей, а равным образом – разные технологии их производства и разные технологии переработки отработанных модулей. По словам ученого, смешивать все в одну кучу и рассуждать о солнечных панелях вообще – это либо непрофессионально, либо это делается намеренно, в целях дискредитации ВИЭ.

Например, когда мы высказываем опасения из-за угрозы заражения почв кадмием, надо понимать, что речь идет о кадмий-теллуровых панелях, выпускаемых в США. Показательно, что сами американцы прекрасно понимают опасность этой технологии и с определенных пор, утверждает Равель Шарафутдинов, пытаются ее «сплавить» в страны третьего мира. Так, была попытка разместить производство таких панелей в Индии, однако индийские ученые быстро забили тревогу, благодаря чему проект не состоялся. Почему вообще американцы прибегли к указанной технологии? Дело в том, что у таких панелей (как принято считать) достаточно высокий КПД. Кремний в этом плане будто бы заметно отстает. Однако выигрыш имеет опасную сторону, связанную с экологией. Иными словами, фотовольтаика сама по себе не при чем. Вопрос упирается в выбор технологий.

Равель Шарафутдинов считает, что необходимо отдавать предпочтение «старому-доброму» кремнию. Кремниевые панели, уверяет он, не содержат никакого кадмия, которым пугают общественность экологи. Впрочем, здесь перед нами встает вопрос выбора технологий производства кремния. Так, китайцы наладили массовый выпуск этого материала (серьезно обрушив цены), используя экологически небезопасное хлоридное производство. Массовый выпуск также обернулся проблемой. Однако надо понимать, что пренебрежение экологической безопасностью в угоду производительности давно стало отличительной чертой «китайского способа» развития. И касается это не только солнечных панелей, но и многого другого.

Есть ли, в таком случае, приемлемые технологии для такого дела, не вызывающие тяжелых последствий для экологии? Равель Шарафутдинов уверяет, что за рубежом сейчас начинают активно внедрять технологии электронно-лучевого переплава, с помощью которых удается добиться получения химически чистого кремния без серьезного ущерба окружающей среде. Та же технология может с успехом использоваться и для переработки отработанных панелей.

Отметим, что именно такой технологией занимаются в Институте теплофизики СО РАН (о чем мы уже неоднократно писали). По большому счету, развитие фотовольтаики связано, в том числе, и с созданием экологически безопасных технологий производства солнечных элементов. То есть научная мысль направлена не только на то, чтобы наращивать КПД готовых модулей, но и на то, чтобы сделать фотовольтаику совершенно безопасной во всех отношениях. Этот момент вряд ли стоит упускать из виду, рассказывая о «темной» стороне ВИЭ. В противном случае вас можно будет с полным правом упрекнуть в тенденциозности. Что касается статей, где фигурирует ужасный кадмий, будто бы присутствующий во всех солнечных панелях без исключения, то их заказной характер представляется очевидным.

Олег Носков

Академгородок