Народна газета: Чи може космічна фотогальваніка стати новим синім океаном?

Останнім часом повідомлення про дослідження командою Маска китайської ланцюга виробництва сонячної енергії викликало зацікавленість. Раніше Маск запропонував план щорічного розгортання у космосі сонячних AI-супутникових енергетичних мереж потужністю 100 гігават, що становить приблизно одну шосту від нових глобальних потужностей сонячної енергетики, зробивши концепцію «космічної фотовольтаїки» популярною.

Чи можлива реалізація космічної фотовольтаїки? Чи зможе китайська ланцюг виробництва сонячної енергії скористатися цим блакитним океаном можливостей?

Спершу розглянемо, що таке космічна фотовольтаїка. Це технологія, яка передбачає встановлення фотогальванічних модулів на космічних апаратах або супутниках для перетворення сонячної енергії у електричну та її подачі для живлення космічних апаратів. У довгостроковій перспективі мета — реалізувати «космічне виробництво електроенергії — бездротовий передавальний канал у вигляді мікрохвиль або лазерів — прийом на Землі». Її переваги полягають у високій інсоляції у космосі, відсутності впливу ночі та погоди, а енергетична щільність може досягати 7—10 разів порівняно з наземними системами.

Зв’язок між фотовольтаїкою та космосом має давню історію. У 1958 році вперше на супутнику було використано сонячні батареї; через кілька років друга штучна супутникова місія, створена у Китаї, також використовувала сонячні батареї.

Чому за останні два роки зросла увага до космічної фотовольтаїки? З одного боку, технологія повторного використання ракет знизила вартість запуску, глобальний розвиток комерційної космічної галузі прискорився, і космічна економіка поступово стає реальністю. З іншого боку, швидкий розвиток дата-центрів та інших інфраструктурних об’єктів підвищує попит на електропостачання та охолодження, а наземна інфраструктура може не встигати за цим. Водночас, ефективність фотовольтаїки у космосі значно вища, ніж на землі.

Можна сказати, що перспективи космічної фотовольтаїки дуже великі, але наразі вона перебуває на початкових етапах досліджень і перевірки. Процес комерціалізації залежить від розвитку технологій, економічної доцільності та інших факторів, і масштабне впровадження потребує ще певного часу. Наприклад, галлієві сонячні батареї мають високу ефективність перетворення, відмінну радіаційну стійкість і надійність, але їхня вартість дуже висока; перовськітні батареї мають високу гнучкість і низьку вартість, але їхня надійність ще потребує підтвердження.

Ще важливіше — економічний аспект: за оцінками аналітиків, поточна вартість електроенергії з космічної фотовольтаїки становить приблизно 2—3 долари за кіловат-годину, тоді як у наземних системах ця ціна вже знизилася до 0,03—0,05 долара за кіловат-годину, тобто різниця може сягати до сотні разів. Якщо вартість запуску не знизиться більш ніж у 10 разів, а ефективність фотовольтаїки не подвоїться, космічна фотовольтаїка навряд чи стане економічно вигідною.

Щодо можливих можливостей для Китаю у цій галузі, — у ланцюзі виробництва сонячної енергії є кілька переваг: з точки зору технологічних досліджень, у період «14 п’ятирічки» дослідницькі установи 27 разів оновлювали світовий рекорд ефективності лабораторії NREL, їхня частка у світі зросла до 55%, подвоївшись порівняно з «13 п’ятирічкою»; з точки зору виробничих потужностей, у період «14 п’ятирічки» виробництво сонячних батарей у Китаї стало у 5,5 разів більшим, ніж у «13 п’ятирічці», а до 2025 року понад 90% світового обсягу виробництва припадатиме саме на Китай; з точки зору вартості, за останні десять років Китай допоміг знизити середню вартість електроенергії з сонячних проектів у світі на 80%.

Щодо космічної фотовольтаїки, китайські компанії активно займаються передовими розробками. У Національній лабораторії сонячної енергетики та технологій компанії Trina Solar встановлено світовий рекорд потужності перетворення для перовськітних/кремнієвих каскадних модулів площею 3,1 м²; Longi Green Energy створила лабораторію для досліджень космічної енергетики майбутнього; JinkoSolar і Jintang Technology спільно просувають розробки та комерціалізацію перовськітних каскадних батарей. Загалом, космічна фотовольтаїка залишається марафоном, що вимагає часу і терпіння. Мріяти, сміливо йти вперед, бути реалістами і досягати результатів — все це допоможе створити більш конкурентоспроможну високоефективну фотовольтаїчну продукцію. У поєднанні з проривами у комерційних космічних перевезеннях і зниженням вартості виходу на орбіту, космічна фотовольтаїка, можливо, не буде такою вже й далекою, адже це багатотриліонний ринок з великим потенціалом.