5. Использование токсичных соединений тяжелых и редкоземельных металлов при производстве фотоэлектрических панелей. Это соединения кадмия, селена, свинца, галлия, индия, гексафторэтан, поливинилфторид. Кроме того, ключевой компонент большинства солнечных панелей – кристаллический кремний, при производстве которого образуется высокотоксичный тетрахлорид кремния, крайне негативно воздействующий на все живые организмы.
Нельзя не отметить и значительные энергозатраты, связанные с производством материалов для изготовления солнечных панелей: стекла, алюминия, стали, свинца, меди, кремния. Вероятность, что предприятия – производители таких элементов решают вопрос своего энергообеспечения тоже за счет нВИЭ, крайне невелика. Таким образом, развитие зеленой энергетики невозможно без использования энергоносителей, которые она, по идее, призвана отменить. Электропитание производства комплектующих получают не от солнечных станций, а от массовой энергетики (в том числе ТЭС). То есть для производства «чистой энергии» приходится использовать немало «грязной». Конструктивная сложность панелей приводит к тому, что перерабатывать солнечные батареи дорого и сложно.
До последнего времени ветрогенерация была самым быстрорастущим отраслевым сегментом в масштабах всего мирового энергетического рынка. Главные объекты генерации – ВЭС, представляющие собой объединение в сеть нескольких ветроэнергетических установок (ВЭУ). Они преобразуют механическую энергию ветра в электрическую энергию. Мощность ветрогенератора зависит от скорости ветрового потока, диаметра ротора и площади лопастей. Места установки ветряков выбираются на основе предварительно проведенных измерений частоты повторяемости и силы ветра.
Первые электростанции на основе энергии ветра появились еще в 1880-е гг. в США и Великобритании. В частности, первая в мире автоматически управляемая ветровая энергоустановка мощностью 12 кВт была построена в 1887 г. в Кливленде (США) Чарльзом Брашем. Увлечение ВЭУ на Западе было недолгим и к началу Первой мировой войны пошло на спад. Ветер не гарантировал бесперебойного энергоснабжения, к тому же строительство обходилось недешево, а производительность ВЭУ не покрывала потребностей растущей промышленности Европы и Америки. Уголь, а затем и нефть как первичный источник энергии оказались значительно рентабельнее, и, как только были решены проблемы со строительством надежных линий электропередачи, интерес к ветрогенерации пропал надолго.
Первая советская ветровая электростанция была сооружена в Курске в 1931 г. стараниями изобретателя-самоучки А. Г. Уфимцева. Благодаря разработанному Уфимцевым инерционно-кинетическому аккумулятору Курская ВЭС стала первой в мире ветровой электростанцией, на стабильность выработки которой не оказывала критического влияния беспорядочность порывов ветра.
Стоит отметить, что вскоре после начала работы станции Уфимцева в Крыму, в Ялте, был запущен еще один, на тот момент крупнейший в мире, ветроэнергетический комплекс мощностью 100 кВт. Ялтинская ВЭС проработала 10 лет и была уничтожена в ходе боевых действий в 1941 г. Однако после войны, в 1950–1955 гг., в СССР производилось до 9000 ветроустановок в год, мощность крупнейших из них исчислялась сотнями киловатт. Лишь открытие больших нефтегазовых месторождений в Западной Сибири приостановило развитие советской ветроэнергетики, которая, как когда-то на Западе, уступила по рентабельности тепловой[40].
Форсированное развитие ветровой энергетики в странах Европы, США, Китае и Индии началось после подписания в 2015 г. Парижского соглашения по климату. К 2024 г. установленная мощность генераторов ВЭС и СЭС достигла почти 23 %, превзойдя суммарную установленную мощность всех ГЭС и АЭС мира (см. рис. 5).
Лидерами по выработке ветровой электроэнергии являются Китай (40,7 %), США (15,7 %) и Германия (7,4 %), то есть на три страны приходится 2/3 всей производимой ветровой электроэнергии (см. табл. 13).
Рис. 10
Крупнейшая в мире ВЭС Ганьсу (7965 МВт) (Китай)
Фото: © Popolon
Таблица 13
Выработка электроэнергии и установленная мощность ВЭС по странам мира (2023)
По доле ветровой электроэнергии в общей структуре производства по итогам 2023 г. лидируют Дания (55 %), Литва (38 %), Ирландия (33,3 %), Уругвай (30,5 %) и Португалия (28,4 %).
Хозяйственное использование солнечной энергии имеет не такую богатую историю, хотя так называемый фотовольтаический эффект, преобразующий световую энергию в электрическую, был открыт французским физиком Александром Беккерелем еще в 1839 г. Используя это открытие, в 1883-м американский изобретатель Чарльз Фриттс создал первую в мире солнечную панель. В 1904 г. американец Джордж Коув создал первый солнечный генератор.