"Международным годом устойчивой энергетики для всех" провозглашен наступивший 2012 год. Одна из его задач - повысить внимание к возможностям возобновляемых источников энергии (ВИЭ), активизировать их использование. Большое внимание уделяется сфере и в Узбекистане. О достигнутом и перспективах в этом направлении - беседа с председателем Общества физики Узбекистана доктором физико-математических наук Давроном Матрасуловым.

- На каком уровне развития находится сегодня альтернативная энергетика?

- Вначале давайте определимся с тем, что мы понимаем под этим термином. Альтернативной часто называют энергетику, основанную на возобновляемых источниках, - солнечную, ветряную, геотермальную, термоэлектрическую, био-, гидро- и водородную. Однако это понятие подразумевает любой вид энергии, отличной от традиционной и широко используемой. Часто говорят также и о зеленой или низкоуглеродной энергии, "низкоуглеродном обществе", где целенаправленно развивают соответствующие экологически безопасные источники. Большинство ВИЭ отвечает этим требованиям. Наиболее перспективные из них - ветряная и солнечная, хотя их действенность зависит от климата того или иного региона. Биогаз и биомасса уступают из-за ограниченности сырьевых ресурсов.

Лучше всего характеризуют интерес к альтернативной энергетике финансовые показатели. Инвестирование в сферу растет. В частности, к 2010 году общемировой объем вложений превысил $200 млрд. Среди развитых стран первенствует Германия, где ВИЭ обеспечивают больше 20% энергопроизводства. На долю развивающихся, включая Китай, приходится больше половины этой суммы. КНР на протяжении последних трех-четырех лет лидирует как по объему, так и по темпам увеличения инвестиций. Свыше трети средств направлено в солнечную энергетику, но доля последней в мировой коммерческой энергетике не превышает одного процента. Значительную их часть составляет финансирование научно-практических исследований, которые в основном направлены на увеличение эффективности технологий. Таков же вклад альтернативной энергетики, без учета ГЭС, в производство энергии в Узбекистане.

- Какие возобновляемые источники являются наиболее значимыми для нас?

- В краткосрочной перспективе - солнечная энергетика, биогаз и малые гидроэлектростанции. Последние выгодно строить в горных и предгорных районах, а биогаз можно применять в любых климатических условиях. Но значимее всего дневное светило. Солнечные лучи, падающие на поверхность Земли за сутки, превосходят по своей энергии весь запас углеводородных и урановых источников. Главные преимущества нашего региона в том, что интенсивность их потоков является одной из максимальных на планете, среднегодовое количество солнечных дней - 300. А потому эффективность превращения энергии светила в электрическую здесь является максимальной. Наряду с этим успешно можем развивать солнечную теплоэнергетику - она поможет отапливать помещения и опреснять воду, что особенно актуально для сельских районов.

По оценкам экспертов, использование энергии солнца для выработки 25-30% потребляемой ныне в мире электроэнергии позволит сократить годовой выброс углекислого газа в атмосферу примерно на 23 млрд тонн, уменьшить вредный вклад тепловых электростанций в изменение климата. Энергию, полученную таким образом, можно также экспортировать. Поэтому за последние два десятилетия интерес к солнечной энергетике повсеместно существенно вырос. В 1985 году ее мощность составляла 21 мегаватт, в 2008-м - 2000 мегаватт, а в прошлом превысила 17000 мегаватт. Согласно оптимистическим прогнозам, к середине нынешнего столетия объем выработки достигнет названной планки в 25% глобального производства. Для этого нужно массовое внедрение солнечных панелей на бытовом уровне.

Важно также повысить эффективность преобразования энергии светила в электрическую, то есть КПД солнечных элементов. Это уже задача науки, и особая надежда сейчас возлагается на нанотехнологии. Ученые-физики трудятся над созданием элементов третьего поколения на основе новой генерации материалов - так называемых углеродных наноматериалов, с КПД выше 50%, тогда как у существующих он не превышает 30. Они, особенно графен, обладают высокими ресурсосберегающими свойствами, превышающими обычные в десятки и даже сотни раз, и позволяют добиться предельной миниатюризации устройств. В ближайшие пять-шесть лет такие элементы могут в корне изменить ситуацию в сфере ВИЭ, что также подстегивает интерес к солнечной энергетике в мире.

- А что в долгосрочной перспективе?

- На первый план у нас и за рубежом может выйти водородная энергетика. Водород - одно из наиболее распространенных на планете и экологически безвредных веществ. Но технологически нерешенной проблемой остается его безопасное хранение. Разработкой способов ее решения занимается сейчас и ряд отечественных ученых-физиков. Оптимальным видится хранение водорода в углеродных наноструктурах (нанотрубки, графен и т.д.) и клатратных структурах воды - наноразмерных полостях, образуемых ее молекулами. Последнее наиболее безопасно и действенно с точки зрения коммерциализации. Здесь основной задачей для науки является увеличение газоемкости подобных структур до 150 литров газа на литр воды.

Решение вопроса позволит заменить углеводородное топливо водородным, значительно сократив при этом загрязнение атмосферы. Поэтому развитые страны вкладывают значительные средства в развитие этого направления и основные спонсоры исследований - крупнейшие автомобильные производители.

Весьма значимым может стать в будущем и такой способ производства энергии, как термоэлектричество. Он основан на возникновении электрического тока за счет разницы температур в соответствующих материалах. До недавнего времени этот вид считался неперспективным из-за очень низкого КПД термоэлектрических устройств. У нынешних добротность не превышает единицы. Чтобы сделать их коммерчески выгодными, нужно увеличить показатель втрое, и в этом ученым помогают нанотехнологии. Эффективность термоэлектрических устройств уже удалось поднять до требуемого уровня путем создания низкоразмерных наноматериалов на основе углеродных наноструктур, но пока лишь в лабораторных условиях.

- Применение инноваций альтернативной энергетики сегодня достаточно дорого. Распространение солнечной затрудняют высокая, особенно для бытового потребителя, стоимость солнечных батарей и большой срок окупаемости - свыше 35 лет. При каких условиях цена вопроса может стать более доступной для массового внедрения?

- Заинтересованность государства и общества уже есть. Необходимо научно обоснованное изучение потенциала альтернативной энергетики, а также маркетинговое исследование с участием заинтересованных ведомств, финансовых учреждений и частных структур, чтобы определить приоритетных потребителей.

Для решения прикладной составляющей вопроса в Узбекистане имеется достаточная кадровая база ученых-физиков, которые успешно работают в передовых направлениях. У нас есть опыт разработки и оптимизации технологических процессов производства массивных кристаллов и пленок кремния газофазными и вакуумными методами, а также создания средств и методов контроля электрофизических характеристик полупроводниковых материалов и приборов.

Отечественные специалисты по физике твердого тела разработали ряд эффективных технологий для получения технического кремния из кварцевых соединений. Он является материалом для получения чистого кремния - основы солнечных элементов, а также других полупроводниковых электронных устройств. Как известно, ряд стран-производителей технического кремния - США, Китай, Южная Корея и другие - наложили запрет на его экспорт. Это означает, что он становится стратегическим сырьем наряду с такими материалами, как уран, плутоний, золото и платина. А на территории Узбекистана есть залежи кварцитов и жильного кварца с предварительно оцененными запасами в несколько десятков миллионов тонн, а также месторождения кварцевых песков.

Поэтому 12 декабря прошлого года кабинет министров Узбекистана утвердил инвестиционный проект организации первого этапа выпуска технического кремния на СП ООО "Uz-Kor Silicon" в Навоийской области. Несомненно, это позволит в дальнейшем создать в стране собственное высокотехнологичное производство солнечных элементов и панелей по приемлемым ценам. Так что процесс внедрения возобновляемых источников энергии постепенно набирает обороты. И чем активнее они будут использоваться, тем более инновационной станет узбекская экономика, тем больше ресурсов мы сбережем для себя и следующих поколений.

Источник: pv.uz