Θα μπορούσε ένα νέο ηλιακό στοιχείο με απόδοση ρεκόρ 30.1% να μετατρέψει τις εμπορικές δυνατότητες των ηλιακών συλλεκτών, ρωτά Τζέιμς Μακένζι
Τα ηλιακά πάνελ υπάρχουν εδώ και δεκαετίες – στην πραγματικότητα, είναι πλέον α κοινή θέα σε σπίτια ακόμη και στα θολά και σκοτεινά έθνη της βόρειας Ευρώπης. Φθηνότερο και πιο εύκολο στην εγκατάσταση από ποτέ, το ερώτημα είναι γιατί δεν τοποθετούνται ηλιακά πάνελ σε κάθε σπίτι; Κυρίως, εξαρτάται από το κόστος. Οι καταναλωτές θέλουν απλώς μια γρήγορη απόδοση της επένδυσης.
Έχοντας εργαστεί στον τομέα των διόδων εκπομπής φωτός (LED) για πολλά χρόνια, θυμάμαι πόσο δύσκολο ήταν να πείσω τους ανθρώπους να αγοράσουν κάτι –φωτισμός LED– που κοστίζει περισσότερο από μια παλιομοδίτικη λάμπα πυράκτωσης. Γιατί να ξοδέψετε τα χρήματα όταν δεν θα λάβετε καμία επιστροφή για 10 χρόνια ή περισσότερο; Οι καινούργιοι λαμπτήρες ήταν καλοί για οικολογικούς πολεμιστές αλλά όχι για απλούς παίκτες.
Ευτυχώς, η αποτελεσματικότητα, το κόστος και η ποιότητα των LED βελτιώθηκαν και οι καταναλωτές άρχισαν να συνειδητοποιούν ότι ο φωτισμός LED θα επιβίωνε αρκετά για να ανακτήσει την αρχική δαπάνη. Μόλις οι χρόνοι απόσβεσης έπεσαν κάτω από τα πέντε χρόνια, τα πράγματα άρχισαν πραγματικά να κινούνται. Στην πραγματικότητα, ο σημερινός φωτισμός LED μπορεί να παρέχει περισσότερα από 100 lumen ανά watt (διπλάσια από αυτά για προϊόντα υψηλής τεχνολογίας) που σημαίνει ότι είναι η μόνη πρακτική επιλογή – με απόσβεση σε μήνες.
Εκλεκτικός απαγορεύσεις Οι αναποτελεσματικές πηγές φωτός βοήθησαν, φυσικά, αλλά τα LED πέτυχαν λόγω της τεχνικής προόδου σε συνδυασμό με τις οικονομίες κλίμακας. Λοιπόν πρόκειται να συμβεί το ίδιο με τα ηλιακά πάνελ; Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η κυβέρνηση ξεκίνησε τα πράγματα το 2010 με feed-in-tariffs (FiTs). Όποιος έβαζε ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες στο δίκτυο λάμβανε πληρωμές 41.3 p/kWh (πένες ανά κιλοβατώρα) – σε μια εποχή που η ηλεκτρική ενέργεια ήταν περίπου 10 p/kWh. Τα τιμολόγια οδήγησαν σε πολλούς ανθρώπους να τοποθετήσουν ηλιακά φωτοβολταϊκά (PV) πάνελ, με εγκαταστάσεις αυξάνοντας από 140,000 το 2011 σε 1.2 εκατομμύρια μέχρι το τέλος του περασμένου έτους.
Κέρδη αποτελεσματικότητας
Το 2010, τα εμπορικά ηλιακά φωτοβολταϊκά πάνελ ήταν βασισμένα σε πυρίτιο με απόδοση συνήθως 15%. Εάν τα αγοράζατε από έναν αξιόπιστο κατασκευαστή, ορισμένα πάνελ θα μπορούσαν να διαρκέσουν για δεκάδες χρόνια, που ήταν αρκετά για να επιτευχθεί η απόσβεση της επένδυσης. Αλλά όπως έκθεση του 2020 από τον Διεθνή Οργανισμό Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας Διαπιστώθηκε ότι το κόστος των ηλιακών φωτοβολταϊκών παγκοσμίως μειώθηκε κατά 82% μεταξύ 2010 και 2019, με την απόδοση πάνελ τώρα κοντά στο 22%.
Στην πραγματικότητα, όλες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας πέφτουν σε τιμές, συμπεριλαμβανομένου του αιολικού αέρα στην ξηρά και της ξηράς, καθώς και της συγκεντρωμένης ηλιακής ενέργειας, με την ηλιακή ενέργεια να μειώνεται κατά 13% μόνο το 2019 σε λίγο πάνω από 5 p/kWh. Παρά την αναταραχή που ακολούθησε στον ηλιακό τομέα του Ηνωμένου Βασιλείου το τέλος των FiTs το 2017-2018, το Ηνωμένο Βασίλειο είναι πιθανό να εγκαταστήσει περισσότερα από 1 GW ηλιακών φωτοβολταϊκών μέχρι το τέλος του 2022 σύμφωνα με τον φυσικό Φίνλεϊ Κόλβιλ, επικεφαλής της έρευνας αγοράς στο Ηλιακά Μέσα.
Επιπλέον, οι ενδείξεις υποδηλώνουν ότι το Ηνωμένο Βασίλειο θα μπορούσε να έχει συνολικά 40 GW ηλιακής φωτοβολταϊκής εγκατάστασης έως το 2030 σε στέγες κατοικιών και γραφείων και σε ηλιακές συστοιχίες εδάφους. Νωρίτερα φέτος ως μέρος του Σχέδιο Ενεργειακής Ασφάλειας, η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου θα προσπαθήσει επίσης να αυξήσει την τρέχουσα ηλιακή ισχύ των 14 GW του Ηνωμένου Βασιλείου, η οποία εκτιμά ότι θα μπορούσε να πενταπλασιαστεί έως το 2035.
Το κόστος είναι το κλειδί. Το παγκόσμιο ρεκόρ απόδοσης ηλιακών κυψελών είναι σήμερα 47.1%, το οποίο επιτεύχθηκε το 2019 από προσωπικό στις Η.Π.Α Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, ο οποίος κατασκεύασε έξι ηλιακά κύτταρα συμπυκνωτή διασταύρωσης από διάφορα υλικά υπό τον φωτισμό 143 Ήλιων. Κανένα ηλιακό κύτταρο δεν μπορεί ποτέ να είναι τόσο αποδοτικό όσο το παλιό καλό πυρίτιο, αλλά ένα νέο ηλιακό πάνελ "tandem", που αποκαλύφθηκε πρόσφατα Παγκόσμιο Συνέδριο για τη Μετατροπή της Φωτοβολταϊκής Ενέργειας στο Μιλάνο, θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι, έχοντας απόδοση 30.1% κάτω από ένα μόνο φωτισμό του Ήλιου.
Η νέα κυψέλη θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι, έχοντας απόδοση 30.1% κάτω από ένα μόνο φωτισμό του Ήλιου
Αναπτύχθηκε από μια ομάδα από διάφορα πανεπιστήμια και ινστιτούτα στην Ολλανδία, το στοιχείο συνδυάζει ένα συμβατικό στοιχείο πυριτίου με ένα από περοβσκίτη, επιτρέποντάς του να εκμεταλλευτεί ένα μεγαλύτερο κλάσμα του ηλιακού φάσματος. Αυτό συμβαίνει γιατί το τμήμα πυριτίου λειτουργεί καλά με ορατό και υπέρυθρο φως, ενώ ο περοβσκίτης είναι καλύτερο με υπεριώδες και ορατό φως. Ο περοβσκίτης επιτρέπει επίσης σε περισσότερο από το 93% του κοντινού υπέρυθρου φωτός να φτάσει στην κυψέλη πυριτίου.
Πολλές ομάδες σε όλο τον κόσμο εργάζονται σε διαδοχικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένης της βρετανικής εταιρείας Oxford PV. Επικαλύπτοντας μια συνηθισμένη κυψέλη πυριτίου με μια λεπτή μεμβράνη περοβσκίτη, έχει πέτυχε αποτελεσματικότητα 29.52% το 2020, με την εταιρεία να λέει ότι το συνθετικό υλικό περοβσκίτη της είναι προσιτό και βιώσιμο. Με ένα εργοστάσιο που έχει ήδη κατασκευαστεί, Oxford PV σκοπεύει να είναι η πρώτη εταιρεία που θα τα πουλήσει ηλιακά κύτταρα επόμενης γενιάς. Τα αρχικά προϊόντα, σχεδιασμένα για στέγες κατοικιών, θα παράγουν 20% περισσότερη ισχύ από τον ίδιο αριθμό κυψελών.
Ηλιόλουστο μέλλον
Η ηλιακή ενέργεια έχει πολλές δυνατότητες, με το 87% των εθνών του κόσμου να μπορούν να τροφοδοτήσουν τον εαυτό τους χρησιμοποιώντας λιγότερο από το 5% της γης τους. Όπως έχει επισημάνει ο Έλον Μασκ, οι ΗΠΑ θα μπορούσαν να κάνουν τη δουλειά με μόλις μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα ηλιακών συλλεκτών σε μια μικρή γωνιά της Γιούτα. Αλλά το Ηνωμένο Βασίλειο δεν είναι μια από αυτές τις τυχερές χώρες: το 12.5% ολόκληρου του έθνους θα έπρεπε να καλύπτεται με ηλιακούς συλλέκτες για να τροφοδοτηθεί μόνο του. Αυτό είναι πολύ δεδομένου ότι μόνο το 6% της χώρας είναι χτισμένη.
Επομένως, τα ηλιακά φωτοβολταϊκά θα είναι μέρος του μείγματος αλλά όχι ολόκληρη η λύση. Πρέπει να ενισχύσουμε την αποδοτικότητα των ηλιακών κυψελών, διατηρώντας ταυτόχρονα το κόστος παραγωγής, τους μετατροπείς και το κόστος εγκατάστασης για να ενθαρρύνουμε πραγματικά την απορρόφηση. Το μέσο σπίτι τεσσάρων ατόμων στο Ηνωμένο Βασίλειο χρειάζεται αυτήν τη στιγμή περίπου 16 ηλιακούς συλλέκτες που λειτουργούν με απόδοση περίπου 20% για να τροφοδοτήσει τον εαυτό του. Δεδομένων των χαμηλών επιπέδων ηλιακού φωτός στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο εμπειρικός κανόνας μέχρι πρόσφατα ήταν ότι θα χρειάζονταν 11-14 χρόνια για να πληρώσουν τα ηλιακά πάνελ.
Ωστόσο, σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, η απόσβεση των ηλιακών συλλεκτών είναι τώρα μόλις τέσσερα χρόνια και περαιτέρω βελτιώσεις θα μπορούσαν να συντομεύσουν ακόμη περισσότερο αυτόν τον χρόνο. Με την εκτόξευση των τιμών της ενέργειας και την κρίση κόστους ζωής, φαίνεται ότι ήρθε επιτέλους η ώρα των ηλιακών φωτοβολταϊκών.
