Доктор физико-математических наук, профессор Даврон Матрасулов с 2012 года руководит лабораторией передовых исследований и инновационным центром в Туринском политехническом университете в Ташкенте. Основные направления научных исследований — нелинейная динамика и теория хаоса, физика сложных систем, физика наноразмерных систем, физика передовых фотовольтаических материалов, квантовая информатика. В разные годы проводил совместные научные исследования и читал лекции более чем в 10 университетах Европы, Канады и Японии. Является председателем Общества физики Узбекистана.
— Вопрос перехода к возобновляемым и низкоуглеродным источникам стал особенно актуальным в связи с истощением углеводородных источников энергии, быстрым ростом энергопотребления, а также угрозой глобального потепления климата. В недалеком будущем доля возобновляемых источников в энергетике страны может стать показателем ее устойчивого развития и экономики. С недавних пор появились даже термины «низкоуглеродные экономики» и «низкоуглеродные общества», подразумевающие экономики или страны, где использование углеводородных источников энергии сведено к минимуму.
Солнечная энергетика считается наиболее перспективной для ближайших 15−20 лет. Количество энергии, падающей на поверхность нашей планеты за сутки, превосходит энергию всех запасов углеводородных и урановых источников энергии. Если учесть значительный вклад тепловых электростанций в процесс глобального потепления, то актуальность солнечной энергетики станет еще более значимой. По оценкам экспертов, замена солнечной электроэнергией примерно 25−30% потребляемой ныне в мире электроэнергии позволяет сократить выбросы в атмосферу углекислого газа примерно на 23 млрд тонн.
Это актуально и для Узбекистана, где более 90% электроэнергии производится из природного газа.
Огромный нереализованный потенциал имеется в солнечной электро- и теплоэнергетике. Среднее число солнечных дней в Узбекистане — порядка 300. Но несмотря на огромную потребность и потенциал в альтернативной энергетике, в республике практически отсутствует рынок возобновляемых источников энергии (ВИЭ), локализованное производство подобных источников и их полномасштабное внедрение.
Наша страна разделена на климатические зоны. В связи с этим внедрение солнечной энергетики в Узбекистане требует оценки потенциала каждой зоны путем создания фотовольтаической карты, или карты солнечной эффективности. Это является общепринятой практикой в мире. К сожалению, такая карта пока еще у нас не создана, во всяком случае нет ее надежной и полноценной версии. Ее могли бы запросто составить специалисты по физике атмосферы физического факультета Национального университета Узбекистана. Их потенциал более чем достаточен для такой работы.
— Да, сейчас в странах с крупными экономиками идет серьезная работа по уменьшению себестоимости производства солнечной (фотовольтаической, ФВ) энергии. Достаточно быстрыми темпами развивается рынок возобновляемой энергетики. По планам министерства энергетики США, к 2020 году один МВт⋅ч такой энергии должен стоить 60 долларов. В Европе ожидается еще большее снижение стоимости ФВ-энергии.
В 2016 году мировой объем рынка солнечной энергии составил 70 млрд долларов. По разным данным, объем производимого в мире электричества из солнечной энергии в 2016 году превысил 300 ГВт. При этом первое и второе места в таком производстве занимают Китай и Германия. Япония, США и Италия занимают третье, четвертое и пятое места. Общий объем инвестиций в ВИЭ (более 75% составляют солнечная и ветряная энергии) в 2016 году превысил 300 млрд долларов. Доля ФВ-энергии в глобальном производстве электричества приблизилась к 3%.
В нашей стране фактически нет рынка альтернативной, тем более ФВ-энергии, поэтому говорить о стоимости такой энергии у нас не имеет смысла.
На сегодняшний день снижение себестоимости солнечной энергии осуществляется не за счет технологического прорыва, а за счет субсидий и улучшения существующих способов ее генерации. Надо иметь в виду, что конкурентоспособность солнечной энергии невозможно значительно увеличить, оставаясь в рамках солнечных элементов второго поколения на основе преимущественно кремниевых материалов. Нужен технологический прорыв, позволяющий разрабатывать высокоэффективные фотовольтаические материалы, способные полностью вытеснить кремниевые, а также конкурировать с углеводородными источниками энергии при любой конъюнктуре рынка данного сырья.
В прошлом году Обществом физики Узбекистана и Туринским политехническим университетом в Ташкенте была организована международная конференция по проблемам тонкопленочных солнечных элементов в Бухаре. Ведущие в мире ученые были единодушны во мнении, что будущее фотовольтаики — за тонкопленочными солнечными элементами третьего и четвертого поколений, намного более эффективными по сравнению с кремниевыми.
Сейчас в мире проводятся интенсивные прикладные исследования по разработке тонкопленочных солнечных элементов третьего поколения на основе различных полимеров, которые составляют основу так называемой органической фотовольтаики. Особенно актуальными стали солнечные элементы на основе синтетических перовскитов, которые, как ожидается, должны привести к революции в области фотовольтаики в недалеком будущем.
За сравнительно короткий период, с 2012 по 2017 год, их конверсионную эффективность удалось увеличить с 8 до 25%. Доведя данный показатель до 35% и обеспечив необходимую устойчивость, можно будет полностью заменить кремниевые элементы тонкопленочными на основе перовскитов.
Себестоимость тонкопленочных солнечных элементов на основе перовскитов в 10−15 раз дешевле, чем кремниевых. Помимо дешевизны, такие солнечные элементы обладают свойствам гибкости, имеют намного меньший вес, а также являются экологически безопасными по сравнению с солнечными панелями. Такие пленки намного проще использовать, покрыв ими, например, стены зданий и другие поверхности.
Именно задача разработки передовых материалов с высокой фотовольтаической эффективностью является сейчас центральной проблемой ученых-физиков, работающих в области фотовольтаики. В мире сейчас над данной проблемой работают несколько сотен научных центров и групп. Отрадно отметить, что в Узбекистане тоже некоторые научные группы начали работать по тонкопленочной фотовольтаике, и хотя они очень далеки от того, чтобы конкурировать с западными коллегами, но все же пытаются пробить свою нишу в данной области.
— Проблема экологической опасности солнечных панелей на основе кремния и полупроводниковых гетероструктур является достаточно серьезной при массовом внедрении таких панелей. Проблема также делится на ряд субпроблем, таких как токсичность их аккумуляторов, токсичность процесса производства, сред экологии пространства охвата (в случае больших солнечных станций), а также проблема утилизации панелей после окончания их срока эксплуатации. Все это является еще одним подтверждением неконкурентоспособности подобных панелей в качестве основы фотовольтаики будущего.
— Прежде всего, конкурентоспособность сектора ФВ-энергии в таких странах пока что обеспечивается, в основном, за счет больших субсидий, которые постепенно начинают давать свои положительные результаты. Например, в Германии, которая с точки зрения климатических и географических условий является не очень перспективной для солнечной энергетики, последние 15 лет в этот сектор были вложены значительные государственные средства, и сейчас они уже дают ощутимый результат.
В Германии, США, Китае и Японии, где уровень развития альтернативной энергетики является наиболее высоким в мире, внедрение и использование ВИЭ опирается на четкую и научно обоснованную законодательную базу, что позволяет им эффективно использовать данные источники в энергопроизводстве, внедрять передовые инновационные технологии и обеспечивать неуклонный рост инвестиций. В вышеупомянутых странах бытовой потребитель, использующий ВИЭ, может продавать излишний объем электроэнергии ее коммерческим производителям, соединяясь в глобальную сеть.
Кроме того, юридические и физические потребители альтернативной энергии имеют ряд льгот, включая налоговые и финансовые, при внедрении ВИЭ. Повторюсь: в этих странах налоговые и инвестиционные вопросы, а также образование и подготовка кадров в области альтернативной энергетики основываются на твердой и эффективной законодательной базе.
Отсутствие сектора альтернативной энергетики в экономике нашей страны обусловлено рядом факторов, среди которых главным является отсутствие законодательной базы и программы для подготовки специалистов данной области.
Возникновение полноценного сектора ФВ-энергии в Узбекистане могло бы быть эффективным решением проблемы перебоев с электричеством в регионах страны, а также и других проблем (например, позволило бы создавать дополнительные рабочие места в данном секторе).
— Общепринятым показателем ученого, научной группы или института является публикация их научных результатов в реферируемых международных научных журналах. Я поискал публикации данного института в ведущих поисковых системах научной литературы, но не нашел ни одной статьи в признанных журналах с нормальным импакт-фактором. Например, аналогичный Институт Фраунгофера по солнечной энергии в Германии публикует ежегодно более 100 статей в ведущих журналах, а также представляет десятки изобретений.
Насколько мне известно, никто в данном институте не занимается ни органической, ни перовскитной фотовольтаикой, несмотря на то, что именно данные направления являются передовыми областями фотовольтаики. За последние годы четыре международные конференции по альтернативной энергетике и фотовольтаике, проведенные в нашей стране, организованы не этим институтом, а Обществом физики Узбекистана.
Это является еще одним подтверждением необходимости безотлагательных мер по подготовке кадров в области солнечной энергетики. К сожалению, сейчас в двух-трех вузах нашей страны есть нечто подобное — имитация подготовки магистрантов по данным направлениям, которая дает нулевые результаты.
В настоящее время Общество физики Узбекистана предпринимает ряд шагов по налаживанию подготовки магистрантов и докторантов путем содействия талантливым студентам в получении стипендий ряда университетов Германии, Италии и Японии, которые позволяют им получить степень магистра или PhD в области фотовольтаики.
— Действительно, главным условием и первым шагом для развития конкурентоспособной альтернативной энергетики в экономике нашей страны должна быть разработка закона об альтернативной, или возобновляемой энергетике. Разработка такого закона должна вестись в тесном взаимодействии специалистов в области ВИЭ, юристов, экономистов, инженеров-энергетиков, депутатов Олий Мажлиса.
Этот закон должен обеспечить:
приток местных и иностранных инвестиций в производство энергии из возобновляемых источников, возникновение сектора индустрии по созданию конкурентоспособных источников альтернативной энергии;
различные льготы и преференции в области таможенных пошлин и налогообложения как для производителей, так и для потребителей энергии;
беспроблемное, льготное подключение бытовых производителей и потребителей энергии из ВИЭ к общей сети;
рост потребления альтернативной энергии на бытовом уровне, избежание сбоев и веерных отключений электричества;
ввод налогов на экологическую вредность для традиционных производителей энергии, а также льготы бытовым организациям — как в секторе услуг, так и в промышленности, — потребляющим энергию от экологически безопасных ВИЭ;
появление профессионалов, конкурентоспособных специалистов и экспертов, которые смогут реализовать программу развития отечественной альтернативной энергетики;
реализацию инновационной политики в области альтернативной энергетики;
возникновение конкурентоспособного рынка альтернативной энергетики.
Только в этом случае закон создаст базу для развития возобновляемой, в том числе солнечной энергетики Узбекистана.
Анастасия Саидмахмудова
Источник
Комментарии