Didysis Saulės šuolis

Norėdami pamatyti saulės energijos ateitį, valandos trukmės traukiniu iš Šanchajaus važiuokite į sausumą, o paskui garsiai kabinkite per Usi – sparčiai augančio penkių milijonų gyventojų turinčio Kinijos miesto – smogą. Prasukę pramoninį parką, pateksite į Suntech Power – įmonės, kuri per kelerius metus nuo įkūrimo tapo didžiausia pasaulyje kristalinio silicio saulės baterijų gamintoja, duris.

Saulės baterijos dengia visą besiplečiančios aštuonių aukštų būstinės priekinį paviršių. Beveik 2600 dviejų metrų ilgio plokščių sudaro didžiausią tinkleliu sujungtą saulės fasadą pasaulyje. Kartu su 1800 mažesnių plokščių ant stogo jis gali generuoti megavatų galios saulėtą dieną. Tikimasi, kad ji per metus pagamins daugiau nei milijoną kilovatvalandžių elektros energijos, kurios pakaktų daugiau nei 300 žmonių Kinijoje.

Ši istorija buvo mūsų 2010 m. liepos mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

2001 m., kai buvo įkurta Suntech, visos Kinijos saulės baterijų gamyklos, veikiančios visu pajėgumu, būtų užtrukusios šešis mėnesius, kad pagamintų pakankamai plokščių tokiam didžiuliam masyvui. Pirmoji Suntech gamykla, atidaryta 2002 m., sutrumpino šį laiką iki šiek tiek daugiau nei mėnesio. Šiandien įmonė gali pagaminti tiek daug plokščių per mažiau nei vieną 12 valandų pamainą. Iki šių metų pabaigos darbininkai galėtų būti baigti iki pietų. Suntech gamybos pajėgumai padidėjo nuo 10 megavatų per metus 2002 m. iki gerokai daugiau nei 1000 megavatų šiandien. Visa Kinijos saulės energijos gamyba padidino savo pajėgumus nuo dviejų megavatų 2001 m. iki daugiau nei 4000 megavatų.

Šis spartus augimas, skatinamas nenumaldomo sąnaudų mažinimo, leido Kinijos gamintojams per mažiau nei dešimtmetį aplenkti JAV, Japonijos ir Vokietijos gamintojus ir tapti didžiausiu saulės baterijų šaltiniu pasaulyje. Pasaulyje Kinijos saulės baterijos sudarė apie pusę visų 2009 m. siuntų. Tikimasi, kad šiais metais ši dalis augs. Pusė iš 10 didžiausių saulės baterijų gamintojų yra Kinijoje. 2007 m. JAV gamintojai tiekė 43 procentus plokščių, skirtų saulės energijos nuolaidų programai Kalifornijoje. Likusieji atkeliavo beveik vien iš Japonijos ir Vokietijos; iš Kinijos atkeliavo tik 2 proc. Dabar Kinijos įmonės tiekia 42 procentus plokščių, o JAV dalis sumažėjo iki 15 procentų, rodo Nathaniel Bullard iš Bloomberg New Energy Finance analizės.

2004 m. pagaminti silicio saulės baterijas vidutiniškai kainavo apie 3,20 USD už vatą. Šiuo metu, pasak Bostono Photon Consulting saulės energijos pramonės analitikų, Kinijos gamintojas gali juos pagaminti tik už 1,28 USD už vatą, o pigiausias Vakarų gamintojas pagamins panašią technologiją už maždaug 2,00 USD už vatą. Dėl šio pranašumo Kinijos gamintojai ne tik dominuoja pramonėje, bet ir padėjo iš naujo apibrėžti saulės energijos perspektyvas, priartindami ją prie to, ką viešai neatskleista informacija vadina tinklo paritetu – taško, kai ji yra tokia pat pigi kaip elektros energija elektros tinkle. kurių didžioji dalis gaminama naudojant iškastinį kurą. Maždaug per penkerius metus turėtume pasiekti tinklo paritetą bent 30–50 procentų pasaulinės rinkos“, – sako Zhengrong Shi, „Suntech“ įkūrėjas ir generalinis direktorius, kalbėdamas iš savo erdvaus biuro, žvelgiančio į savo didžiulės įmonės galą. saulės fasadas.

Saulės veidas: Suntech būstinėje Wuxi mieste, Kinijoje, lankytojus pasitinka didžiulis fotovoltinių plokščių fasadas.

„Suntech“ strategija iki šiol buvo sumažinti vato sąnaudas sumažinant saulės kolektorių gamybos išlaidas. Tačiau norint pasiekti tinklo paritetą, taip pat reikės padidinti plokščių efektyvumą, kad kiekviena pagamintų daugiau vatų. Vadovaujant Shi, kuris buvo saulės tyrinėtojas prieš tapdamas verslininku, bendrovė sukūrė naują saulės kolektorių gamybos būdą; pernai pagaminti daugiakristaliniai moduliai sumušė 15 metų senumo rekordą efektyvumo paverčiant saulės šviesą į elektros energiją. Po kelių mėnesių Suntech dar kartą padidino efektyvumo ženklą. O įmonės laboratorija turi prototipus, kurie žada dar geresnius rezultatus. Jei šie pažanga išsipildys, tai pagaliau galėtų atverti kelią Shi svajonei apie prieinamą saulės energiją.

Turtai ir skudurai

Daugeliu atžvilgių Shi atspindi šiuolaikinės Kinijos sudėtingumą. Nors jis gimė ir užaugo mažiau nei 100 kilometrų nuo savo gamyklų Usi mieste, karjerą pradėjo Australijoje, kur gyveno dešimtmetį ir įgijo pilietį, o 2000 m. grįžo į Kiniją, kad pasinaudotų šalies ekonomikos pakilimu. Turiu gauti vizą, kad galėčiau dirbti Kinijoje, – juokdamasis sako Shi su užuomina į australišką akcentą. Nepaisant turtų ir vadovaujančių pareigų, jis turi atsitiktinį, bet pasitikintį tyrėjo orą, dėvėdamas paprastą sportinį paltą ir dėvi atvira apykakle dryžuotus marškinius. Tačiau jo atsipalaidavusi išvaizda ir lengvabūdiškos australiškos manieros paneigia jo ambicijas ir glaudžius ryšius su gimtąja šalimi. Kelios žurnalų viršelių kopijos, kuriose jis vaizduojamas kaip karalius saulė ( Forbes Azija ) ir naujasis Kinijos saulės karalius ( Fortūna ) yra kruopščiai išdėstyti aplink jo erdvų biurą, cituojant nacionalines akademijas ir kitus apdovanojimus. Prie įėjimo lankytojus pasitinka didžiulė Ch'an Chu, kinų gerovės simbolio, versija – akmeninė rupūžė, burnoje laikanti pietų lėkštės dydžio monetą.

Figūra, kuri taip pat yra sėkmės simbolis, yra tinkama. 2005 m., kai naftos kainos buvo nepastovios ir daugelis šalių, ypač Europoje, siekė sumažinti anglies dvideginio išmetimą, Shi paviešino Suntech Niujorko vertybinių popierių biržoje. 2006 m. jis tapo septintu turtingiausiu žmogumi Kinijoje, kurio grynoji vertė viršija 1,4 mlrd. Forbes . Tačiau žmogus, sukūręs Suntech galimybes, beveik visiškai nepateko į saulės energiją.

Shi tėvai, kaimo ūkininkai, nuskurdinti dėl septintojo dešimtmečio pradžioje Kiniją kamavusio bado, buvo priversti jį atiduoti įvaikinti artimam šeimos draugui, kai jis buvo mažas. Jis puikiai sekėsi mokykloje, galiausiai įgijo optikos mokslų bakalauro laipsnį ir lazerių fizikos magistro laipsnį. Shi pateikė prašymą studijuoti užsienyje, kaip daugelis talentingų studentų padarė Kinijoje devintojo dešimtmečio pabaigoje. Jis buvo patvirtintas – ne studijoms Jungtinėse Valstijose, kaip jis tikėjosi, o Australijoje. Mažai žinodamas apie šalį, jis pasikliovė vieno iš savo kolegų pasiūlymu susitikti su Martinu Greenu, Naujojo Pietų Velso universiteto Fotovoltinės kompetencijos centro direktoriumi, kuris išgarsėjo tuo, kad išrado požiūrį į silicio saulės elementus, pasiekė rekordinį efektyvumą. Jis pretendavo į apmokamas mokslininko pareigas, bet Greenas iškart manęs atsisakė, prisimena Shi. Vietoj to Greenas įtikino jį studijuoti doktorantūrą. Jis baigė studijas tik per dvejus su puse metų, o 1995 m. pradėjo dirbti įmonėje „Pacific Solar“, kuri buvo sukurta iš Green laboratorijos, kuri komercializavo naujo tipo plonasluoksnius saulės elementus.

Iki 2000 m. Shi buvo startuolio vykdomasis direktorius, tačiau žinios apie saulės energijos pramonės augimą Europoje ir Japonijoje privertė jį nekantriai. Aš pamačiau saulės energijos klestėjimo galimybę, sako jis. Tuo tarpu „Pacific Solar“ technologija per ilgai buvo pateikta rinkai. Plonoji plėvelė tuo metu dar nebuvo visiškai paruošta, sako Shi. Jis taip pat matė galimybę Kinijoje, kur sąnaudos buvo mažos ir niekas iš tikrųjų nesuprato technologijos ir pramonės. Po 10 metų užsienyje jis grįžo į Kiniją ir pristatė verslo planą politikams, atsakingiems už Wuxi New District – aukštųjų technologijų pramonės parką, esantį maždaug už valandos nuo vietos, kur jis užaugo. Jo planas buvo pagaminti įprastas silicio saulės baterijas ir tai padaryti pigiai. Vyriausybės pareigūnai jį atmetė, teigdami, kad net jo konservatyvus požiūris buvo vienu žingsniu ankstyvas, prisimena jis. Nors rizikos kapitalo investuotojai ir didelės įmonės, siūlančios bendras įmones, dabar yra dažnos Kinijoje, tuo metu jie buvo reti. Taigi kitus 10 mėnesių Shi praleido užmegzdamas ryšius ir bendraudamas su politikais, o jis, jo žmona ir du jų mažamečiai vaikai gyveno iš savo santaupų. Tikrasis iššūkis buvo įtikinti vietos valdžios pareigūnus, kad man gali pasisekti saulės energijos versle, o ne tik saulės laboratorijoje, sako jis. Galiausiai jie pasiūlė jam 6 milijonus dolerių, surinktų iš vietinių valstybės valdomų įmonių, kad jis pradėtų Suntech.

Suntech įkūrėjas ir generalinis direktorius Zhengrong Shi pozuoja ant denio prie savo biuro, o fasadas fone.

Shi stebėjo kiekvieną galimybę sumažinti išlaidas. Jis pirko naudotą įrangą. Jis padėjo japonų įmonei sukurti naują mašiną mainais į nuolaidą. Ir kur galėjo, rado būdų, kaip mašinas pakeisti pigesne darbo jėga.

Gamybos metodus, kuriuos naudojo Shi, kad įmonė atsigautų, vis dar galima pamatyti gamykloje, į kurią galima patekti pro būstinės pastato gale esančias duris. Darbuotojai, o ne brangūs robotai, naudojami saulės energijos gamyklose Japonijoje ir Vakaruose, kiaušinio lukšto plonumo silicio plokšteles po vieną perkelia ant stelažų, galinčių atlaikyti liepsnojančias krosnis, kurių temperatūra siekia 1000 °C. Operacija gali būti automatizuota, tačiau žmogaus darbo jėga kainuoja mažiau ir gali sumažinti gedimų skaičių. Mašinos naudojamos ten, kur verta: kitoje stotyje su šviesos blyksniu išbandoma gatavų elementų galia, o robotų rankos pagal našumą jas įdeda į dėžes. Žmonių įgula toliau rūšiuoja tas ląsteles, nustatydama puikias tamsiai mėlynos spalvos gradacijas. (Visas šis rūšiavimas atliekamas siekiant užtikrinti elementų, patenkančių į skydą, nuoseklumą.) Kitame pastate darbuotojai suvirina saulės elementus į juosteles, tada sulygiuoja juos akimis ant šviesos dėžutės, kad susidarytų elementų eilės ir stulpeliai. sudaryti visą saulės kolektorių. Norėdami užbaigti plokštes, poros darbuotojų rankomis suklijuoja rėmus ir nuvalykite juos skudurėliu.

Pagal poreikį

Kai Shi pradėjo „Suntech“ 2001 m., jo laikas negalėjo būti geresnis. Saulės energijos gamyba Kinijoje beveik neegzistavo, todėl jis turėjo mažai konkurencijos vidaus rinkoje. Tuo pačiu metu pasaulinė rinka pradėjo augti. Kaip tik įsigalios saulės energijos kainų paskatos, kurias Vokietijos parlamentas leido 2000 m (žr. Vokietijos eksperimentą) ; 2004 m. padidinus šias subsidijas, Vokietija tapo didžiausia pasaulyje saulės baterijų rinka ir didžiausiu Suntech pajamų šaltiniu.

Kitoms vyriausybėms įvedus savo paskatas diegti atsinaujinančius energijos šaltinius, paklausa išaugo, o statybininkai ėmė rizikuoti dėl pigių saulės baterijų, išeinančių iš Kinijos. 2005 ir 2006 m. negalėjau įsigyti saulės baterijų, sako Barry Cinnamon, „Akeena Solar“, saulės montuotojo ir vieno pirmųjų „Suntech“ klientų Kalifornijoje, generalinis direktorius. Paklausa buvo daug didesnė nei pasiūla. Bet kuri įmonė, bet kurioje pasaulio vietoje, galinti pagaminti stiklo gabalą su laidais, kurie gamintų elektrą saulei patekus, galėtų parduoti tiek, kiek nori. Suntech ne tik galėjo patenkinti jo poreikį, bet ir norėjo patenkinti Akeenos prašymus. „Suntech“ buvo įdomu tai, kad jie norėjo sukurti specialiai mums sukurtą saulės bateriją, sako jis. Niekas kitas to nepadarytų.

Per kelerius metus po to, kai Shi įkūrė Suntech, bendras saulės energijos pramonės pagamintų vatų skaičius padvigubėjo kas dvejus metus. Suntech išliko priekyje ir kasmet vidutiniškai padvigubino savo gamybą iki 2009 m., kai nuosmukis sulėtėjo. Tikėtina, kad šiais metais jos gamyba vėl išaugs 100 procentų; įmonėje dirbs 12 000 darbuotojų. Neseniai vyriausybė suteikė Suntech teisę gauti 7,3 mlrd. USD paskolų per Kinijos plėtros banką, kad būtų galima finansuoti dar didesnę plėtrą.

Kinijos pažanga
Šaltinis: Photon Consulting
* Mažiausių kainų gamintojams kiekvienoje šalyje

Tuo tarpu Kinijoje buvo įkurta šimtai kitų saulės energijos įmonių, o kelios iš jų tapo pagrindiniais tiekėjais visame pasaulyje. Netoli Pekino įsikūrusi „Yingli Green Energy“ užima dar didesnę Kalifornijos rinkos dalį nei „Suntech“, nors apskritai gamina mažiau plokščių. Jis taip pat turi dar mažesnes išlaidas. Kiti, tokie kaip JA Solar, Trina Solar ir China Sunergy, sparčiai įgauna prekės ženklo pripažinimą visame pasaulyje. Didžiąją pramonės dalį galima atsekti iki Greeno ir jo laboratorijos Naujajame Pietų Velse; buvę jo mokiniai yra pagrindiniai lyderiai įmonėse, kurios kartu gamina 60 procentų Kinijoje pagamintų saulės baterijų. Tačiau jei Greenas suteikė didžiąją dalį techninio mokymo, jis priskiria Shi išmanantį verslą, padedantį sukurti klestinčią šalies pramonę. Jis sako, kad buvę studentai padarė didelę įtaką Kinijai. Tačiau jis priduria, kad skirčiau visą pagarbą Zhengrong Shi, kad jis ėmėsi kitų.

Žalieji triukai

Kai įkūrė Suntech, Shi žinojo, kad galima pagaminti beveik dvigubai galingesnius saulės elementus nei tie, kurie nuriedėjo nuo jo pirmosios gamyklos linijos. Greenas daugelį metų gamino juos savo laboratorijoje. Jei pakeičiate pačių aukščiausios klasės silicio plokštelių elektronines savybes tiksliais raštais, o po to ant jų priekinio ir užpakalinio paviršių nubrėžiate itin smulkius elektrinius kontaktus, kad ištrauktumėte elektroninę srovę, gautos ląstelės sugautų daug daugiau šios srovės nei įprastos ląstelės. Vienintelė problema yra ta, kad Greeno metodai remiasi pažangia ir brangia apdorojimo technologija, pasiskolinta iš puslaidininkių pramonės. Elementų gamyba kainuoja apie 100 kartų daugiau nei įprastų saulės elementų, tokių, kokius iki šiol gamino Suntech.

Naujojo Pietų Velso universitetas 20 metų nesėkmingai bandė komercializuoti šią technologiją, tačiau Shi buvo pasiryžęs rasti būdą. Svarbiausia buvo nustatyti nebrangius būdus, kaip pasiekti tą patį poveikį naudojant lengvai prieinamą komercinio lygio silicį. Nurodydama savo 45 patentus ir 65 laukiančius patentus, „Suntech“ teigia, kad dabar tai pavyko, tačiau ji paslaptinga dėl smulkmenų. Tik trys darbuotojai matė visą naujų produktų kūrimo procesą. Žinome, kad visi, kurie matė visą liniją, bus labai entuziastingai nusitaikę kitų įmonių, sako Stuartas Wenhamas, Suntech vyriausiasis technologijų pareigūnas. Wenhamas, Green's Naujajame Pietų Velse ir Shi's Pacific Solar kolega, buvo įtrauktas į Suntech 2005 m., kad gamintų pažangias ląsteles. Dr. Shi buvo taip pasiryžęs išlaikyti visą tai konfidencialią, kad nusipirko savo įrangos įmonę, kuri pagamintų įrangą šiai technologijai, sako jis.

Procesas apima pagrindinio įprastų saulės elementų gamybos žingsnio pakeitimą: šilkografiją. Norėdami ištraukti elektros srovę iš elemento, gamintojai ant priekinio paviršiaus atspausdina sidabro pastos linijas. Kuo arčiau vienas kito šie elektronai

neapibrėžtas

Kinijos pažanga
Šaltinis: Photon Consulting
* Mažiausių kainų gamintojams kiekvienoje šalyje

laidžios linijos, tuo efektyviau jos rinks krūvį iš silicio. Tačiau jei per daug ląstelės paviršiaus yra užtamsinta linijų, ląstelė negali sugerti pakankamai šviesos. Kuo plonesnės linijos, tuo arčiau jos gali priartėti nesukeldamos šios problemos, tačiau spausdinant jos negali būti plonesnės nei apie 120 mikrometrų.

Suntech mokslininkai sukūrė būdą, kaip chemiškai apdoroti silicio plokštelę siaurose juostose. Šios apdorotos vietos pritraukia sidabrą, kuris sudaro vos 20 mikrometrų pločio metalines linijas. Be plonesnių linijų, šis procesas leidžia sutaupyti medžiagų sąnaudų naudojant tokias plonas silicio plokšteles, kad šilkografijos įranga gali sulaužyti linijas ant jų paviršiaus. Jis taip pat pakeičia įprastoje gamyboje naudojamą apdorojimą, kuris sumažina ląstelių efektyvumą, pažeisdamas silicio paviršių. Geriausi moduliai, pagaminti naudojant naują technologiją, paverčia apie 18 procentų šviesos energijos į elektrą, o ne 13 procentų originalių bendrovės saulės baterijų. Kitais metais „Suntech“ ketina išleisti naujesnę technologijos versiją, kuri, kaip rodo preliminarūs bandymai, padidins efektyvumą dar vienu ar dviem procentiniais punktais. Patobulinimas gali atrodyti nedidelis, tačiau padidėjęs efektyvumas turi didelę įtaką gaunamos elektros sąnaudoms. Paprastai, procentiniais punktais pagerinus efektyvumą, išlaidos gali sumažėti daugiau nei 6 procentais.

„Suntech“ taip pat finansuoja bendradarbiavimą su universitetais, įskaitant Naująjį Pietų Velsą ir Swinburne technologijos universitetą Melburne, kad sukurtų saulės elementus, kurie apeitų esminį šiandienos fotovoltinės energijos apribojimą: jie negali sugerti visų saulės spindulių bangos ilgių ir negali. paverčia visą energiją daugelyje tų bangos ilgių į elektroninį krūvį. Viena iš pagrindinių investicijų yra į plazmoniką, kuri naudojasi tuo, kad metalo dalelės, nusėdusios ant ląstelės paviršiaus, gali nukreipti šviesos energiją taip, kad ji šoktelėtų pirmyn ir atgal ląstelėje, o ne atsispindėtų atgal. Išnaudojus šį efektą, mokslininkai galėtų dydžiais sumažinti aktyvios puslaidininkinės medžiagos kiekį saulės elemente arba net pagaminti elementus iš medžiagų, daug pigesnių nei išgrynintas kristalinis silicis. (žr. Šviesą gaudanti fotoelektra, 2010 m. gegužės/birželio mėn.). Wenhamas sako, kad šios koncepcijos greičiausiai nepateks į komercinius produktus per ateinančius 10–20 metų. Bet galiausiai jie tai padarys.

Ant slenksčio

Nepaisant spartaus Suntech ir saulės energijos pramonės augimo visame pasaulyje, saulės energija vis dar sudaro nykstančią mažą visos kasmet pagaminamos elektros energijos dalį. Jungtinėse Valstijose jis šiek tiek viršija 0,1 proc. Tai apvalinimo klaida, sako Nathaniel Bullard, „Bloomberg New Energy Finance“ analitikas.

Sunku numatyti vis dar mažos pramonės eigą. Viena vertus, visose prognozėse, kada saulės energija gali pasiekti tinklo paritetą, yra daug neaiškumų, sako Bullardas. Paimkime tik vieną pavyzdį, pagalvokime, kad šiandien pačios saulės baterijos sudaro mažiau nei pusę visų technologijos išlaidų. Taip pat turės sumažėti įrengimo, papildomos įrangos, pvz., keitiklių, montuotojų pardavimo ir rinkodaros bei, svarbiausia, finansavimo išlaidos. Be to, kalbant apie tinklo paritetą, kaina, kurią fotoelektros gamintojai ima už savo gaminius, iš tikrųjų yra svarbesnė už pinigus, kuriuos kainuos jų gamyba – ir tai priklausys nuo rinkos. Jei fotovoltinės energijos paklausa išliks didelė, iš dalies dėl to, kad vyriausybės paskatos Vokietijoje ir kitose šalyse ją skatina, saulės baterijos gali išlikti pakankamai brangios, kad saulės energijos kaina būtų gerokai didesnė už elektros, gaunamos iš tinklo, kainą.

Taip pat kol kas neaišku, kokia technologija labiausiai tinka plačiam saulės energijos naudojimui. Po dešimties metų saulės baterijos, kurias perka dauguma žmonių, gali būti net ne iš silicio. Suntech būtų sunku pakeisti. Nors ji turi patirties keisti kryptį, mažos gamybos sąnaudos priklauso nuo investicijų į įrangą ir susitarimų su silicio tiekėjais. Tuo tarpu konkuruojančios įmonės turi pranašumą technologijų, naudojančių kitas medžiagas, srityje. „First Solar“, įsikūrusi Tempe, AZ, gamina plonasluoksnius saulės elementus iš kadmio ir telūro už net mažesnę už vatą nei Kinijos įmonės, gaminančios silicio elementus. Tiesa, „First Solar“ technologija tik apie 11 procentų saulės šviesos paverčia elektra; kad santykinai mažas efektyvumas reiškia didesnes įrengimo išlaidas ir riboja taikymą, kuriam jis tinkamas. Vis dėlto plonasluoksnė saulės energija užima nuolat didesnę visos rinkos dalį – nuo ​​3 procentų 2003 m. iki daugiau nei 15 procentų šiandien.

Vis dėlto, nepaisant viso šio netikrumo, Shi tebėra įsitikinęs, kad silicio pagrindu pagaminta saulės energija taps konkurencinga be vyriausybės subsidijų. Idėja, kad saulės energija turės palaukti, kol proveržis pasieks tinklo paritetą, yra kvaila, sako jis. Jis priduria: mes nekalbame apie raketų mokslą. Mes kalbame apie pagrindinę inžineriją.

Kevinas Bullisas yra Technologijų apžvalga energijos redaktorius.

paslėpti