Ar putea o nouă celulă solară cu o eficiență record de 30.1% să transforme potențialul comercial al panourilor solare, se întreabă? James Mckenzie
Panourile solare există de zeci de ani – de fapt, acum sunt un vedere comună pe case chiar și în națiunile în mare măsură înnorate și întunecate din nordul Europei. Mai ieftin și mai ușor de instalat decât oricând, întrebarea este de ce nu sunt montate panouri solare în fiecare casă? De cele mai multe ori, se reduce la cost. Consumatorii doresc pur și simplu o rentabilitate rapidă a investiției.
După ce am lucrat în sectorul diodelor emițătoare de lumină (LED) de mulți ani, îmi amintesc cât de greu a fost să-i convingi pe oameni să cumpere ceva – iluminat cu LED – care să coste mai mult decât o lampă cu filament de modă veche. De ce să cheltuiți banii când nu veți primi nicio rambursare timp de 10 ani sau mai mult? Becurile noi au fost bune pentru războinicii ecologici, dar nu pentru paritorii obișnuiți.
Din fericire, eficiența, costul și calitatea LED-urilor s-au îmbunătățit, iar consumatorii au început să realizeze că iluminatul cu LED-uri va supraviețui suficient de mult pentru a recupera cheltuielile inițiale. Odată ce timpii de amortizare au scăzut sub cinci ani, lucrurile au început cu adevărat să meargă. De fapt, iluminatul LED de astăzi poate furniza mai mult de 100 de lumeni pe watt (de două ori mai mult decât pentru produsele de ultimă generație), ceea ce înseamnă că sunt singura alegere practică – cu rambursare în câteva luni.
Selectiv interdicții sursele de lumină ineficiente au ajutat, desigur, dar LED-urile au reușit datorită progresului tehnic cuplat cu economiile de scară. Deci se întâmplă același lucru cu panourile solare? În Marea Britanie, guvernul a început lucrurile în 2010 cu tarife de alimentare (Se potrivește). Oricine punea în rețea electricitate generată de panouri solare a primit plăți de 41.3 p/kWh (pence pe kilowatt oră) – într-un moment în care electricitatea era de aproximativ 10 p/kWh. Tarifele au determinat ca multe persoane să monteze panouri solare fotovoltaice (PV), cu instalații crescând de la 140,000 în 2011 la 1.2 milioane până la sfârșitul anului trecut.
Câștiguri de eficiență
În 2010, panourile solare fotovoltaice comerciale erau pe bază de siliciu, cu o eficiență de obicei de 15%. Dacă le cumpărați de la un producător de renume, unele panouri puteau dura zeci de ani, ceea ce era suficient de lung pentru a obține o rambursare a investiției. Dar ca un raport din 2020 al Agenției Internaționale pentru Energie Regenerabilă a constatat că, la nivel global, costul energiei solare fotovoltaice a scăzut cu 82% între 2010 și 2019, eficiența panourilor fiind acum aproape de 22%.
De fapt, toate sursele regenerabile au scăzut în preț, inclusiv eolianul on-shore și off-shore, precum și energia solară concentrată, energia solară scăzând cu 13% numai în 2019, până la puțin peste 5 p/kWh. În ciuda răsturnărilor care au urmat sectorului solar din Marea Britanie încheierea FiT-urilor în 2017-2018, Regatul Unit este probabil să instaleze mai mult de 1 GW de solar fotovoltaic până la sfârșitul anului 2022, potrivit fizicianului Finlay Colville, șef cercetare de piață la Media solară.
În plus, indicii sugerează că Regatul Unit ar putea avea un total de 40 GW de solar fotovoltaic instalat până în 2030 pe acoperișurile caselor și birourilor și în rețele solare montate la sol. La începutul acestui an, ca parte a acestuia Plan de securitate energetică, guvernul Regatului Unit va căuta, de asemenea, să mărească capacitatea solară actuală de 14 GW a Marii Britanii, despre care estimează că ar putea crește până la cinci ori până în 2035.
Costul este cheia. Recordul mondial pentru eficiența celulelor solare este în prezent 47.1%, care a fost realizat în 2019 de către personalul din SUA Laboratorul Național de Energii Regenerabile, care a construit șase celule solare concentratoare de joncțiune din diverse materiale sub iluminarea a 143 de sori. Nicio celulă solară nu poate fi vreodată la fel de rentabilă ca siliciul vechi, ci un nou panou solar „tandem”, dezvăluit recent Conferința Mondială privind conversia energiei fotovoltaice în Milano, ar putea schimba jocul, având o eficiență de 30.1% sub doar o iluminare a Soarelui.
Noua celulă ar putea schimba jocul, având o eficiență de 30.1% sub doar o iluminare a Soarelui.
Dezvoltat de o echipă de la diverse universități și institute din Țările de Jos, celula combină o celulă de siliciu convențională cu una din perovskit, permițându-i să exploateze o parte mai mare a spectrului solar. Asta pentru că partea din silicon funcționează bine cu lumina vizibilă și infraroșie, în timp ce perovskitul este mai bun cu lumina ultravioletă și vizibilă. Perovskitul permite, de asemenea, mai mult de 93% din lumina infraroșu apropiat să ajungă la celula de siliciu.
Multe echipe din întreaga lume lucrează la celule tandem, inclusiv firma din Marea Britanie Oxford PV. Prin acoperirea unei celule de siliciu obișnuite cu o peliculă subțire de perovskit, are a atins o eficiență de 29.52% în 2020, compania spunând că materialul său sintetic perovskit este accesibil și durabil. Cu o fabrică deja construită, Oxford PV intenționează să fie prima companie care le vinde celule solare de ultimă generație. Produsele inițiale, concepute pentru acoperișuri rezidențiale, vor genera cu 20% mai multă putere din același număr de celule.
Viitor însorit
Energia solară are o mulțime de potențial, 87% dintre națiunile lumii fiind capabile să se autoalimenteze folosind mai puțin de 5% din terenul lor. După cum a subliniat Elon Musk, SUA ar putea face treaba cu doar câteva sute de kilometri de panouri solare într-un mic colț din Utah. Dar Marea Britanie nu este una dintre acele țări norocoase: 12.5% din întreaga națiune ar trebui să fie acoperită cu panouri solare pentru a se alimenta. Este mult, având în vedere că doar 6% din țară este construită.
Solar PV va fi, prin urmare, parte din amestec, dar nu întreaga soluție. Trebuie să creștem eficiența celulelor solare, ținând în același timp sub control costurile de producție, invertoarele și costurile de instalare pentru a încuraja cu adevărat utilizarea. Casa medie de patru persoane din Marea Britanie are nevoie în prezent de aproximativ 16 panouri solare care funcționează la o eficiență de aproximativ 20% pentru a se alimenta. Având în vedere nivelul scăzut de lumină solară din Marea Britanie, regula de bază până de curând a fost că ar dura 11-14 ani pentru ca panourile solare să se plătească singure.
Dar, potrivit unor estimări, rambursarea plății panourilor solare este acum de doar patru ani, iar îmbunătățirile ulterioare ar putea scurta acest timp și mai mult. Odată cu creșterea prețurilor la energie și criza costului vieții, se pare că timpul pentru solar fotovoltaic a sosit în sfârșit.
