Немецкая экологическая премия 2012 года присуждена трем инженерам- предпринимателям за инновационные разработки в сфере солнечной энергетики.

Солнечная энергетика — вернее, производство солнечных батарей, — переживает сейчас в Германии не лучшие времена: не выдержав конкуренции китайских фирм, ряд крупных немецких компаний этого профиля были вынуждены недавно объявить о банкротстве. Тем большее значение имеет для отрасли факт присуждения престижной Немецкой экологической премии трем специалистам в области разработки и производства солнечных батарей. Об этом говорит и Фриц Бриккведде (Fritz Brickwedde), генеральный секретарь Немецкого федерального экологического фонда, учредившего премию: "Главная идея этой награды в том, чтобы подчеркнуть: мы должны быть мировым лидером в области технологий, инноваций, научных разработок, тогда мы сможем добиться и экономического успеха. Деятельность нынешних лауреатов это подтверждает".

Впрочем, присуждение премии — большая радость, конечно, не только для отрасли, но, прежде всего, для самих лауреатов. Тем более что, помимо престижа, премия эта имеет еще и весьма внушительную денежную составляющую — 500 тысяч евро. В этом году они достались Гюнтеру Крамеру (Guenther Cramer) из Касселя, сооснователю и главе наблюдательного совета компании SMA Solar Technology, и тандему из Фрайбурга — Андреасу Бетту (Andreas Bett), заместителю директора Института солнечных энергосистем Научного общества имени Фраунгофера, и Хансйоргу Лерхенмюллеру (Hansjoerg Lerchenmueller), главе фирмы Soitec Solar.

Инновационные инверторы

Заслуга 59-летнего Гюнтера Крамера состоит в том, что он, сделав ставку на прорывные инновационные разработки, сумел превратить основанное им в 1981 году небольшое инженерное бюро, отпочковавшееся от Кассельского университета, в крупную компанию. Ее филиалы действуют в 20 странах мира, в фирме заняты пять с половиной тысяч сотрудников. Компания является сегодня мировым лидером в производстве так называемых инверторов — одного из ключевых компонентов солнечной энергосистемы. Инверторы — это устройства, преобразующие постоянный ток в переменный, что позволяет подавать вырабатываемую солнечными батареями электроэнергию в стандартные энергосети. Гюнтер Крамер и его коллеги разработали инновационную технологию, на основе которой компания начала производство высокоэффективных инверторов серии Sunny Boy. Эта технология позволила существенно упростить конструкцию инверторов и довести коэффициент их полезного действия до неслыханных 99 процентов. А разработанная компанией аккумуляторно-инверторная система Sunny Island для развивающихся стран и стран с переходной экономикой дает возможность обеспечить автономное электроснабжение удаленных сельских местностей, отрезанных от стационарных сетей.

Многослойный сэндвич с концентратором

50-летний Андреас Бетт и 45-летний Хансйорг Лерхенмюллер работали в тесном сотрудничестве над совершенствованием солнечных батарей. Дело в том, что коэффициент полезного действия стандартных солнечных модулей на основе кремния в качестве полупроводникового материала составляет лишь около 15 процентов. Это очень мало, решил 7 лет назад Лерхенмюллер и основал фирму Concentrix (ныне она именуется Soitec Solar) для вывода на рынок новой технологии, над которой он вместе с Беттом работал, начиная с 1987 года.

Во-первых, исследователи отказались от кремния, сделав ставку на полупроводники на основе соединений галлия и индия. "Кремний преобразует в электроэнергию солнечный свет всего видимого диапазона и — в очень небольшой степени — инфракрасное, то есть тепловое излучение, — поясняет Андреас Бетт. — Нам же удалось существенно оптимизировать энергопреобразование благодаря использованию других полупроводников и за счет ряда конструктивных инноваций". Инженер имеет в виду, прежде всего, принцип сэндвича и принцип концентратора. "Наш сэндвич состоит из трех слоев, — говорит Бетт. — Верхний слой наиболее эффективно использует синий свет, средний слой — красный, а нижний слой — инфракрасный".

"Многослойная конструкция делает такую солнечную батарею дороже обычной, — добавляет Хансйорг Лерхенмюллер, — поэтому мы придумали трюк с концентратором: прежде чем упасть на светочувствительное покрытие, солнечные лучи фокусируются специальными линзами, в результате интенсивность света возрастает в среднем в 500 раз".

В Германии неприменимы

В лабораторных условиях инженерам уже удалось получить коэффициент полезного действия более 40 процентов, установив тем самым абсолютный мировой рекорд эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую вне зависимости от способа преобразования. "Но это тоже не предел, — считает Андреас Бетт, — просто до сих пор мы использовали только три слоя разных материалов, а их может быть и четыре, и пять, и шесть. Таким путем мы сможем довести КПД до 50 процентов".

Пока многослойные батареи, уже производимые фирмой Soitec Solar серийно, обладают коэффициентом полезного действия "лишь" около 30 процентов, но и это вдвое превышает КПД стандартной кремниевой батареи. Впрочем, предназначены эти инновационные изделия не для владельцев домов в Германии, решивших установить солнечные батареи у себя на крыше, признает Лерхенмюллер: "Наша технология использует линзы, а потому здесь необходим прямой солнечный свет. Потребители наших изделий — это жители солнечного пояса Земли, то есть Северной Африки, Южной Африки, США, а также Италии, Испании и юга Франции". Зато фрайбургский тандем не опасается конкуренции из Китая. "Ключевой элемент многослойной солнечной батареи — изделие чрезвычайно высокотехнологичное, — говорит Андреас Бетт. — Оно изготовляется в Германии, и скопировать его китайские умельцы смогут, думаю, очень нескоро".

Торжественная церемония вручения премии — в воскресенье, 28 октября, в Лейпциге. Лауреатов будет приветствовать президент Германии Йоахим Гаук (Joachim Gauck).

Newchemistry.ru