Energie mai ieftina cu panouri solare sau cu resurse conventionale?

 

Autor:Kevin Bullis, traducere si adaptare de Iulian Radu

La finele acestui deceniu, producatorii americani isi propun sa realizeze panouri solare care au un cost la jumatate din cel actual. O ieftinire in acest sens ar face electricitate obtinuta din energie solara competitiva in raport cu cea obtinuta prin folosirea combustibililor fosili, conform unui studiu al Energy & Environmental Science. Reducerile de cost se vor datora tehnologiei dezvoltate in laboratoarele de cercetare si testate prin companii de tip startup, productatori majori de panouri solare. Aceasta are la baza siliciul, un material din care sunt realizate astazi majoritatea panourilor solare.

Raportul citat, realizat de cercetatorii de la MIT sub coordonarea prof. Tonio Buonassisi,de la catedra de inginerie mecanica, a identificat tehnologiile aflate in stadiul incipient si care puse laolalta pot reduce costul de productie a unui panou solar cu cca 50 centi per watt.

Pretul actual este de peste un dolar per watt. La 52 de centi per watt, daca presupunem ca se reduc corespunzator costurile de instalare si echipamente precum invertoarele, energia solara ar putea sa coste sase centi per kilowatt ora in zonele foarte insorite, cost care se situeaza mult sub cele actuale. In prezent, conform studiului, energia solara in zonele insorite ale SUA are un cost mediu de 15 centi per watt, insa costul poate fi sensibil mai ridicat in cazul instalatiilor de mici dimensiuni sau in zonele unde insorirea este mai redusa, prin urmare instalatiile producand mai putina electricitate.

Tehnic, metoda preferabila de reducerea costului per watt este cresterea randamentului celulelor solare, astfel incat sa fie produsa mai multa energie cu aceeasi cantitate de materiale si echipamente. Cresterea eficientei scade costurile de instalare, in conditiile in care este nevoie de mai putine panouri solare. Dar imbunatatirea eficientei nu este suficienta pentru a realiza reducere estimate de 52 de centi per watt. Producatorii vor trebui de asemenea sa faca panourile solare din folii de siliciu mai subtiri, realizand depunerile prin metode care genereaza mai putine deseuri de siliciu si optimizeaza procesul de fabricatie.

In prezent, circa 50% din cantitatea de siliciu de inalta puritate folosit pentru realizarea foliilor sfarseste prin a deveni reziduu de fabricatie.
O companie de tip startup, 1366 Technologies, propune realizarea foliilor subtiri direct dintr-un bazin de siliciu lichefiat. Ideea este sa fie inlocuite cuptoarele conventionale de cristalizare, statiile de granulare si echipamentele de manevrare a componentelor in diferite faze cu o singura masina care sa implice mai putini operatori umani. O alta metoda este de inlocuirea granularii prin procese care realizeaza straturile subtiri de siliciu prin procedee de depunere chimica dintr-o bloc masiv de siliciu cristalin.

Odata ce sunt obtinute straturile subtiri de siliciu este nevoie de echipamente si procedee prin care acestea sa fie manevrate fara a fi deteriorate. Se preconizeaza realizarea de folii de celule solare din siliciu (poli sau mono-cristalin) cu o grosime de doar 25 microni care sa indeplineasca toate caracteristicile tehnice necesare. Uzual producatorii realizeaza depuneri cu grosimi de circa 180 micrometri pentru a le conferi mai multa rezistenta mecanica. Una dintre metodele de manevrare a foliilor de siliciu este ca acestea sa fie depuse pe un substrat de sticla. Sticla actioneaza ca un suport pe durata procesului de productie, iar in etapa de utilizare propriu-zisa protejeaza folia de celelalte elemente ale instalatiei de producerea energiei. O alta abordare presupune folosirea levitatiei magnetice a foliei de siliciu de-a lungul liniei de fabricatie.

Unele panouri solare de inalta eficienta sunt proiectate sa foloseasca exclusiv foliile de siliciu, fara un substrat anume. Pentru a-i asigura rezistenta mecanica se realizeaza un "sandwich" dintr-un strat de siliciu cristalin intre doua straturi de siliciu amorf. Aceasta structura simetrica reduce solicitarile mecanice asupra stratului activ si permite prelucrarea la temperaturi mai scazute decat cele necesare in cazul foliilor solare uzuale.
Tehnologia descrisa nu a fost demonstrata pe de-a intregul pentru a fi folosita in productia de serie. Tehnicile de realizare a foliilor de celule solare fara etapa de granulare, ridica o serie de probleme particulare, precum capacitatea de a obtine siliciu de inalta puritate, realizarea dimensiunilor si formelor dorite sau realizarea unor volume de productie mari.

Pentru a face rentabila productia de energie solara, instalatiile trebuie realizate la costuri mai scazute. Tocmai partea de instalare, invertoarele, cablarea, conectarea la retelele magistrale si costurile de dezvoltare insemna intre 50 si 80% din costurile totale ale unei instalatii solare. Prin urmare, reducerii costurilor se concentreaza catre reducerea numarului de panouri solare necesare pentru a produce o anumita cantitate de energie electrica.
In orice caz, panourile cu celule pe baza de siliciu pot sa fie mai ieftine de 50 centi pe watt. Ceea ce impune producatorilor gasire de modalitati de proiectare (spre exemplu includerea de straturi cu nanostructuri care sa imbunatateasca absorbtia luminii, ceea ce permite celulelor de siliciu care au dimensiuni de doar un micrometru sa aiba un randament mai mare.

Domeniul: Materiale speciale, Tehnologii noi, Energie neconventionala, Inovatie tehnologica