В 1866 году Наполеону III было представлено устройство на солнечной энергии, которое, как утверждал его изобретатель, могло обеспечить неисчерпаемую энергию. Император Франции был настолько впечатлен солнечным концентратором Огюстена Мушо, что предоставил учителю математики финансирование для продолжения его разработки.
Успех изобретения Мушо, которое было размером с небольшой дом, означал, что солнечную энергию начали серьезно воспринимать как потенциальную альтернативу углю, и ученые приступили к работе над улучшением и адаптацией технологии для жилых помещений. В течение нескольких десятилетий тысячи домов в США были оснащены солнечными системами нагрева воды, которые могли обогревать дома, разогревать пищу и стирать одежду, однако нефтяной бум 20-го века привел к краху популярности чистой энергии.
Только после нефтяного кризиса 1973 года и стремительного роста цен на солнечную энергию внимание общественности вновь вернулось к нам, а спустя 50 лет технического прогресса мы, возможно, находимся на пороге реализации революционного потенциала, который увидели пионеры возобновляемой энергетики.
Недавние прорывы сделали солнечные панели дешевле и эффективнее, а исследователи утверждают, что теперь они близки к созданию коммерчески жизнеспособных альтернатив, которые могли бы превратить дома в полностью автономные электростанции.
Эти новые технологии, наконец, позволяют отказаться от традиционной зависимости от энергии, превращая концепцию жизни вне сети из альтернативного образа жизни в реалистичное решение для устойчивого будущего.
Так что же это за новые технологии и как может выглядеть дом на солнечной энергии в ближайшие несколько лет?
Фотоэлектрические окна
Прогнозируется, что к 2030 году автономный рынок солнечной энергии будет стоить $394 млн, но это может быть заниженной оценкой, если окна на солнечной энергии наконец ворвутся на коммерческий рынок.
В прошлом году группа из École Polytechnique Fédérale de Lausanne в Швейцарии установила новый рекорд эффективности для солнечных элементов, сенсибилизированных красителем (DSC), открыв новые коммерческие возможности для прозрачных солнечных панелей.
Прозрачные свойства DSC делают их пригодными для использования в окнах, теплицах и стеклянных фасадах, предлагая теоретическое соотношение цена/качество, способное конкурировать с производством электроэнергии на ископаемом топливе.
Фотоэлектрические окна уже установлены в конференц-центре SwissTech, но последний рекорд эффективности может предшествовать более широкому распространению.
Краска на солнечной энергии
Всего за один час Солнце излучает на Землю достаточно энергии, чтобы питать всю планету в течение всего года, однако менее 10 процентов мирового электроснабжения приходится на солнечную энергию.
Одним из его ограничений является то, что солнечным панелям требуются крыши или доступная земля — но что, если бы можно было превратить целые здания в генераторы электроэнергии? Ученые утверждают, что солнечная краска может достичь этого при относительно низких затратах в ближайшем будущем.
Технология включает в себя фотогальванические квантовые точки, которые улавливают свет и превращают его в электрический ток. Теоретически эти точки могут быть на 11% эффективнее, чем традиционные солнечные панели.
Более долгосрочной перспективой являются напыляемые солнечные элементы, в которых используется жидкая форма, так называемый чудо-материал перовскит, который, по словам исследователей из Шеффилдского университета, может быть использован в «практических массовых приложениях» в ближайшие годы. В сочетании с солнечными окнами эта технология может означать, что каждая поверхность здания, к которой прикасается солнце, может генерировать энергию.
Солнечные деревья и аккумуляторные прорывы
По данным Управления национальной статистики, в Великобритании насчитывается более миллиона акров частных садов, хотя пространство, занимаемое солнечными батареями, в настоящее время делает их непопулярным вариантом для большинства домовладельцев.
Британский стартап SolarBotanic Trees стремится изменить это с помощью биодизайна, который включает затененный навес со встроенными сиденьями, отоплением и розетками. Выступая перед The Independent ранее в этом месяце, исполнительный директор SolarBotanic Trees Крис Шелли сказал, что первые установки уже запланированы в Оксфорде в следующем году.
«Идея состоит в том, чтобы разместить солнечные батареи на куполообразной поверхности, такой как крона дерева, а затем разместить систему хранения батарей в багажнике», — сказал он. «Деревья могли бы расти в садах людей в качестве дополнения к солнечным панелям на крыше, или некоторые из них могли бы даже удовлетворить годовую потребность в электричестве дома среднего размера».
Солнечные деревья удовлетворяют потребность в аккумуляторных системах, которые могут продолжать поставлять энергию, когда Солнце не светит. Несколько компаний уже предлагают аккумуляторные батареи для дома, в первую очередь Tesla Powerwall, которая установлена более чем в полумиллионе домов по всему миру.
На мероприятии «День инвестора Tesla» в начале этого года компания прогнозировала, что для создания «устойчивой энергетической цивилизации» потребуется 10 триллионов долларов, но для этого потребуется менее 0,2 процента поверхности Земли.
Эксперт по возобновляемым источникам энергии доктор Брайан Аззопарди считает, что «замечательные темпы» развития аккумуляторов и солнечной энергии за последние несколько лет означают, что люди уже могут снизить свою зависимость от энергосетей и перейти к более устойчивому образу жизни.
«Это произвело революцию в секторе возобновляемых источников энергии и открыло беспрецедентные возможности для людей, которые стали более самодостаточными в своих энергетических потребностях», — говорит д-р Аззопарди, председатель Фонда инноваций и исследований в Мальтийском колледже искусств, науки и технологий.
«Поскольку аккумуляторные технологии продолжают развиваться, становясь все более доступными и эффективными, возможность вести самодостаточный образ жизни «вне сети» становится все более доступной для более широкого круга людей».
Как скоро мы увидим автономные солнечные дома в значительных масштабах?
Точно так же, как некоторые развивающиеся страны и сообщества отказались от стационарных телефонов и перешли сразу к мобильным телефонам, именно сообщества, не имеющие доступа к энергосистеме, могут получить наибольшую выгоду от новых технологий.
Одним из стартапов, нацеленных на недостаточно обслуживаемые рынки, является Zola Electric, которая предлагает «электрическую инфраструктуру в коробке» для мест без электричества. Он включает в себя солнечную панель и батарею, способную питать дом, а генеральный директор компании Билл Ленихан описывает это как «изменение правил игры» для примерно 3 миллиардов человек, живущих без доступной или надежной энергии.
«Наши решения установлены дома, на предприятиях, в школах и больницах в 10 странах на четырех континентах и обслуживают более двух миллионов клиентов», — сказал он The Independent . «Они предоставляют распределенные, чистые, цифровые энергетические решения для тех, кто больше всего в этом нуждается».
Для развитых стран достижение самодостаточной жизни с использованием чистой энергии в первую очередь требует электрификации всей энергии — от газовых плит до автомобилей, работающих на топливе.
Марк Джейкобсон, профессор гражданской и экологической инженерии в Стэнфордском университете, говорит, что недавние технологические достижения и стимулирование развертывания означают, что преобразование домов в электростанции на возобновляемых источниках уже имеет экономический смысл.
«За последние годы затраты настолько снизились, а налоговые льготы настолько многочисленны, что большинство домовладельцев могут легко установить домашние солнечные и аккумуляторные системы», — подробно описал в своей книге профессор Джейкобсон, как он совершил переход:
Чудес не нужно: как современные технологии могут спасти наш климат и очистить наш воздух, — рассказал The Independent.
«Я не плачу по счетам за электроэнергию, вырабатываю 120% электроэнергии, которую потребляю, а остальное продаю коммунальным предприятиям, и за шесть лет окупил всю систему солнечных батарей и батарей. Моя энергия свободна на следующие 25 лет».
