Кількість корисних копалин на Землі не нескінченна, до того ж робота ТЕЦ, атомних та гідроелектростанцій сприяє погіршенню екологічної ситуації. Ці та інші чинники сприяли тому, що люди замислилися над тим, як можна використовувати «зелені ресурси» — енергію сонця та вітру на благо людства. У результаті досліджень світу були представлені перші сонячні батареї. Як і інші технічні новинки, коли винайшли сонячні батареї, вони не одразу завоювали популярність та перший час були малоефективними та дорогими. У наші дні, коли вартість електроенергії регулярно підвищується, дедалі більше людей замислюється про можливість використовувати сонячні панелі для забезпечення власної енергонезалежності. За кордоном сонячна енергетика активно використовується понад 50 років, у нас у країні ця сфера ще на шляху становлення, оскільки багато хто має сумніви в ефективності, надійності подібних рішень. Щоб вам було простіше визначитися, чи готові ви до переходу на поновлювану енергетику, ми розповімо вам, коли та ким була придумана перша сонячна батарея, який шлях розвитку пройшло обладнання від моменту винаходу до наших днів.
Історія розвитку сонячної енергетики — від ідеї до ефективних рішень
Ще з давніх-давен люди помітили, що завдяки енергії, що виділяється сонцем, прогрівається вода, ґрунт та інші предмети. Згодом її почали використовувати для забезпечення комфорту в будівлях та задоволення потреб користувачів у гарячій воді. Для цього з підручних засобів монтували аналоги сучасних сонячних колекторів та теплоакумуляторів. Пізніше енергію сонця навчилися перетворювати на електричну. Як це сталося та хто створив сонячні батареї, ми розповімо в цій статті.
Від спостережень до фізичних винаходів — історія сонячних батарей
Нас як компанію, яка пропонує покупцям в асортименті монокристалічні сонячні панелі, полікристалічні, біфракційні, стаціонарні та мобільні моделі, зацікавило питання — хто винайшов сонячну батарею. Ми вивчили вітчизняні/закордонні джерела та з'ясували, що багато хто приписує цю заслугу професору університету в Болоньї – Джакомо Луїджі Чамічану. Це вчений та винахідник, який проводив численні дослідження у сфері фотохімії. Основні його праці присвячені вивченню спектральних та фотохімічних процесів у природі. У 1912 році він презентував світові свою доповідь, в якій він припустив, що близький той час, коли посушливі пустельні території будуть використані для створення електростанцій, що працюють на енергії сонця. Хоча внесок Чамічана у створення сонячної батареї сучасного зразка значний, все ж варто відзначити, що паралельно з його роботою в інших країнах також велися активні дослідження, створювалися та тестувалися різні пристрої. Якщо коротко, історія сонячної енергетики може бути описана наступними подіями.
Наукові відкриття ХІХ сторіччя – перший крок на шляху до винаходу сонячних панелей
Як і в багатьох інших сферах, винаходу сонячних панелей передували дослідження, які дозволили зробити відкриття, що стали проривом у знаннях:
- Француз Олександр Едмон Беккерель, спадковий вчений, починаючи з 1839 року проводив численні дослідження сонячного випромінювання. У результаті яких він виявив, що внаслідок фотокаталітичної реакції сонячне світло може бути перетворено на електроенергію. Під час перевірки теорії збирали елементи, які можна прийняти за перші сонячні батареї. Історія свідчить, що в них застосовувався кремній, ККД перетворення не перевищував 1 %. Тому назвати цей досвід дійсно успішним складно. Уявіть, яка кількість сонячних панелей та перетворювачів напруги (інверторів) знадобилася б, за такої ефективності. На щастя, на досягнутому вчений не зупинився та продовжив роботу, надихаючи своїх колег.
- Англієць Віллоубі Сміт 1873 року виявив, що селен ефективно проводить струм під впливом на нього сонячних променів. Під час подальших досліджень та дослідів, було зроблено висновки, що для перетворення селеном сонячного світла в електрику не потрібно створювати додаткові умови або використовувати рухомі механізми. У певному сенсі Сміт є тією людиною, хто придумав сонячні панелі, що стали прабатьком сучасних пристроїв, але його ідея пройшла значну трансформацію, перш ніж стала популярною в масах.
- Американець Чарльз Фріттс, починаючи з 1880 р., активно працював із селеном та в 1883 р. представив світові свій варіант сонячних батарей на основі селену, покритого золотою плівкою. Попри те, що ККД створених ним елементів був лише 1-1,5 %, вчений розглядав можливість створювати системи, які б давали змогу накопичувати енергію в акумуляторних батареях. Ці сонячні батареї, коли винайшли їх та презентували світові, не зацікавили потенційних інвесторів, через велику собівартість та низьку продуктивність.
До кінця 19 сторіччя у сфері розроблення панелей, що перетворюють сонячну енергію на електричну, були більше теоретичними, оскільки практичний результат був малоефективним. До кінця 19 століття у сфері розробки панелей, що перетворюють сонячну енергію в електричну, були більше теоретичними, оскільки практичний результат був малоефективним. Але роботи з удосконалення наявних батарей було продовжено, оскільки людство вже могло оцінити те, що використання енергії сонця забезпечувало низку переваг, таких як:
- самовідновлюваність - на відміну від вугілля, деревини, природного газу, енергія сонця практично нескінченна;
- відносна дешевизна електроенергії, отриманої після перетворення;
- простота зручності та обслуговування тих досвідчених зразків, які було створено.
Від теорії до практики – відкриття першої сонячної електростанції в 1950-ті рр.
Попри те, що дослідження в даній галузі тривали, навіть Герц та Ейнштейн встигли взяти в них участь, наступне значуще відкриття відбулося більш ніж через 50 років:
- В 1954 році співробітниками AT&T Bell Laboratories було заявлено про створення сонячних батарей на основі кремнію та напівпровідників, з ККД — 5-6 %. Рішення, запропоноване К.С. Фуллером, Д. Чапіном та Г. Пірсоном, вимагало значних інвестицій, що заважало популяризації створених ними батарей. Але попри це в 1956 р. стартував продаж комерційних ліцензій. Фінансування для подальших досліджень було отримано, коли американський уряд вирішив використовувати сонячні батареї в космічній індустрії.
- Далі було виконано безліч робіт, спрямованих на зниження собівартості сонячних батарей та підвищення їх ККД. Це забезпечило можливість на території Каліфорнії побудувати 1ю електростанцію, що перетворює енергію сонця в електричну. Її продуктивність досягала 1 МВт/год.
- Роботи з пошуку нових рішень, що дають змогу підвищити продуктивність панелей, велися безперервно. 1994-1999 рр. — це період, коли з'явилися сонячні батареї з ККД 32 % іта більше.
Також наприкінці ХХ століття ринку були представлені елементи, що нагадують тонку плівку. Ім'я того, хто винайшов сонячні батареї у вигляді тонкої плівки, вірогідно не відоме, оскільки цілі інститути брали участь у процесі створення сонячних панелей для дому та мобільних елементів.
Прогресивні 2000-ні - сонячні батареї доступні широким масам
Коли у 2000-ні стало зрозуміло, що енергетична криза неминуча, ресурси планети швидко виснажуються, а рівень забруднень перевищив усі прогнози, було розвіяно чимало міфів про сонячну енергію та розвінчано стереотипи. Про доцільність використання відновлюваної (зеленої) енергії задумалися не тільки на рівні держави, ідеєю зацікавилися власники бізнесу та навіть звичайні люди. Багато хто став шукати інформацію як створити сонячну батарею своїми руками з підручних засобів. У більшості випадків саморобні панелі не давали достатньої кількості енергії для забезпечення своєї незалежності, але це не заважає появі в інтернеті нових відео та текстових інструкцій.
Промисловість та дослідження не стоять на місці, історія створення сонячних батарей, швидше за все, не завершена. Так, новим етапом досліджень стало те, що у 2016 році австралійці виявили, що наноматеріали можуть завдяки магнітно-гіперболічній дисперсії перетворювати не тільки сонячне світло, а й тепло в електроенергію. Найімовірніше, це буде поштовхом для інноваційних рішень.
Як і з більшістю винаходів, однозначно відповісти на питання - хто придумав сонячні батареї складно, адже кожне дослідження давало передумови для пошуку нових рішень. Перетворювачі сонячної енергії значно «еволюціонували» з 1839 року. Попит на обладнання, яке хоча б частково дає змогу здобути енергонезалежність, безперервно зростає. Особливо це помітно навесні, коли настає найкращий час для вибору та встановлення сонячних панелей. Як відомо, попит породжує пропозицію, тому на ринку щодня з'являються нове обладнання, серед якого не завжди буває легко знайти оптимальний варіант без допомоги експертів. Далеко не всі виробники чесно розповідають про характеристики товару, описуючи лише пікову продуктивність. А правда про сонячні батареї така, що:
- ефективність їхньої роботи безпосередньо залежить від сонячної активності;
- щоб повністю закрити потреби домоволодіння, офісу, квартири, необхідна значна площа під монтаж обладнання. У нічний час, а також у похмурі дні, доцільно мати альтернативні джерела енергії.
Тому експерти рекомендують створювати гібридні системи електроживлення об'єктів. За грамотного підходу до вибору обладнання та проєкту, це забезпечує можливість оптимізувати витрати та повністю задовольнити потреби в електриці.
Сподіваємося, що наш матеріал допоміг вам дізнатися більше про сонячні батареї, хто винайшов прототип та перший аналог сучасного обладнання. Якщо ви хочете здобути енергонезалежність, але не знаєте, як правильно вибрати сонячну панель, ви можете звернутися за консультацією до експертів у шоурумах ВЕНКОН, зв'язатися з нами за телефоном або поставити свої запитання через онлайн-форму на сайті.
