Может ли космическая солнечная энергия стать новым голубым океаном?

Недавно новость о том, что команда Маска инспектирует фотоэлектрическую промышленность Китая, привлекла внимание. Ранее Маск предложил план ежегодного развертывания в космосе солнечной энергетической сети из 100 гигаватт спутников искусственного интеллекта (5,530, -0,06, -1,07%) , что эквивалентно примерно 1/6 новых мировых фотоэлектрических установок, что делает концепцию «космической фотоэлектрической энергии» чрезвычайно популярной.

Возможна ли космическая фотоэлектрика? Сможет ли фотоэлектрическая промышленность Китая воспользоваться возможностями этого огромного рынка?

Давайте сначала взглянем на космическую фотоэлектрическую энергетику. Это технология, при которой фотоэлектрические компоненты устанавливаются на космические корабли или спутники для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию и подачи энергии на космический корабль. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы достичь «производства космической энергии – беспроводной передачи в виде микроволн или лазеров – наземного приема». Его преимущества заключаются в высокой интенсивности солнечного света в космосе, свободном от влияния дня и ночи и погодных условий, а плотность энергии может достигать 7-10 раз по сравнению с наземными системами.

Сочетание фотоэлектрической энергии и космоса имеет долгую историю. В 1958 году солнечные элементы были впервые использованы на спутниках; несколько лет спустя второй искусственный спутник Китая также использовал солнечные батареи.

Почему внимание рынка к фотовольтаике космического базирования продолжает расти в течение последних двух лет? С одной стороны, технология многоразовых ракет позволила снизить затраты на запуск, а мировая коммерческая космическая отрасль ускорила свое развитие, благодаря чему космическая экономика постепенно стала реальностью. С другой стороны, быстро строятся центры обработки данных, что увеличивает общий спрос на электропитание и охлаждение. Наземная инфраструктура может с трудом справляться с этой задачей, а эффективность фотоэлектрической генерации в космосе намного выше, чем на земле.

Следует сказать, что долгосрочный потенциал космической фотоэлектрической энергии огромен, но он все еще находится на ранней стадии исследования и проверки. На процесс индустриализации влияют такие факторы, как технологическое развитие и экономическая жизнеспособность, а крупномасштабное развитие все еще требует некоторого времени. Например, элементы из арсенида галлия имеют высокую эффективность преобразования, отличную радиационную стойкость и высокую надежность, но они дороги; Перовскитные ячейки имеют такие преимущества, как высокая гибкость и низкая стоимость, но их надежность требует проверки.

Что еще более важно, экономический аспект: согласно институциональным оценкам, текущая стоимость электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими установками космического базирования, составляет примерно 2–3 доллара за киловатт-час, в то время как стоимость электроэнергии, вырабатываемой наземными фотоэлектрическими установками, упала до 0,03–0,05 долларов за киловатт-час, причем разница достигает стократной. Если будущие затраты на запуск не могут быть снижены до уровня менее одной десятой от нынешнего уровня, а эффективность фотоэлектрической энергии не может быть удвоена, фотоэлектрическая энергия космического базирования будет бороться за экономическую жизнеспособность.

Перед лицом потенциальных возможностей фотоэлектрическая промышленность Китая обладает множеством преимуществ: с точки зрения технологических исследований и разработок в период «14-й пятилетки» исследовательские учреждения побили рекорд эффективности лабораторий NREL 27 раз, при этом глобальная доля выросла до 55% и удвоилась по сравнению с «13-й пятилеткой»; с точки зрения производственных возможностей, производство фотоэлектрических элементов в «14-й пятилетке» было в 5,5 раз больше, чем в «13-й пятилетке», а производственные мощности в 2025 году составят более 90% от общемирового объема; Что касается ценовых преимуществ, то за последнее десятилетие Китай помог снизить среднюю стоимость электроэнергии в глобальных проектах по производству фотоэлектрической энергии на 80%.

Что касается космической фотоэлектрической энергии, китайские фотоэлектрические предприятия добиваются быстрого прогресса в своих передовых исследованиях и разработках. Национальная ключевая лаборатория фотоэлектрической науки и технологий, расположенная в Trina Solar (20,220, -0,02, -0,10%), побила мировой рекорд по выходной мощности тандемного модуля перовскит/кристаллический кремний большой площади площадью 3,1 квадратных метра; Longi Green Energy (18,460, -0,13, -0,70%) основала Космическую лабораторию Future Energy; Jinko Solar (7,900, -0,10, -1,25%) и Jintai Technology совместно продвигают исследования и процесс индустриализации технологии перовскитных тандемных батарей. В целом, космическая фотоэлектрическая энергетика остается марафоном, требующим времени и терпения. Имея в виду мечты, смелость в мышлении и действиях, практичность и эффективность в работе, разработку более конкурентоспособных и высокоэффективных фотоэлектрических продуктов в сочетании с прорывами в будущих возможностях коммерческого космического транспорта и постоянным сокращением затрат на запуск, этот потенциальный голубой океан космических фотоэлектрических систем стоимостью в триллион долларов, возможно, не слишком далеко.