Публикувано на: 13 март 2025 г. / Актуализирано на: 13 март 2025 г. – Автор: Konrad Wolfenstein
Очаква се нови супер слънчеви клетки (перовскит) да ускорят енергийния преход на Япония – слънчевата стратегия на Япония със Sekisui Chemical – Изображение: Xpert.Digital
Енергийни технологии на бъдещето: Пробивът на Япония с перовскитни клетки
Усъвършенствана слънчева енергия: Пътят на Япония към енергийния преход
Япония постига значителен напредък в технологиите за слънчева енергия с разработването на перовскитни слънчеви клетки (PSC), които имат потенциала да трансформират фундаментално енергийния пейзаж на страната. Очаква се тази иновативна технология не само да подпомогне амбициозните климатични цели на Япония, но и да намали зависимостта ѝ от изкопаеми горива и ядрена енергия. Със своите гъвкави, леки и високоефективни свойства, тези супер слънчеви клетки биха могли да постигнат капацитет за производство на електроенергия, еквивалентен на 20 ядрени реактора, до 2040 г., като по този начин ще окажат решаващ принос за енергийния преход на Япония.
Революционната перовскитна технология
Перовскитните слънчеви клетки се различават коренно от конвенционалните слънчеви клетки и обещават революция в начина, по който се използва слънчевата енергия. За разлика от традиционните силициеви слънчеви панели, PSC се характеризират с висока адаптивност, ниско тегло и гъвкавост при производство. Тези свойства ги правят особено ценни за гъсто населена Япония, където конвенционалните слънчеви панели често са непрактични поради ограниченото налично пространство.
Универсалността на перовскитните слънчеви клетки открива изцяло нови възможности за приложение. Благодарение на полупрозрачния и лек дизайн, те могат да бъдат монтирани на стени и прозорци на сгради, на покриви на автомобили и на улични лампи, което позволява тези повърхности да се използват за производство на енергия. Тази гъвкавост е особено важна в градове с ограничено пространство, където максималното производство на енергия без необходимост от допълнителна земя е от решаващо значение.
По отношение на ефективността, перовскитните слънчеви клетки са постигнали впечатляващ напредък. С ефективност от 26,1 процента, те вече са наравно с традиционните силициеви монокристални панели и тази цифра продължава да нараства, като същевременно силициевата технология изглежда е достигнала своите граници. Възможността за използване на PSC в комбинация със силициеви панели е особено обещаваща, тъй като в момента позволява ефективност над 35 процента. Освен това, гъвкавостта на PSC позволява разработването на хибридни системи, комбиниращи вятърна и слънчева енергия, което може допълнително да подобри ефективността на възобновяемите енергийни източници.
Свързано с това:
Стратегическото предимство на Япония чрез производството на йод
Ключов фактор, укрепващ позицията на Япония в разработването на перовскитни слънчеви клетки, е ролята ѝ на втория по големина производител на йод в света. Йодът е необходим компонент в производството на перовскитни слънчеви клетки. Това ресурсно предимство позволява на Япония да изгради независима верига за доставки и предлага обещаващи възможности за развитие на местната си индустрия. Чрез използването на този природен ресурс Япония би могла да създаде до голяма степен самодостатъчна производствена верига за производство на огромните количества перовскитни слънчеви клетки, необходими на Япония.
Амбициозният план на Япония за слънчева енергия
Японското правителство представи амбициозен план за използване на перовскитна технология. Страната си е поставила за цел да инсталира 20 гигавата слънчева мощност до фискалната 2040 година, еквивалентна на мощността на приблизително 20 ядрени реактора. С този капацитет Япония би могла не само да изведе от експлоатация активните си ядрени реактори, но и да избегне изграждането на нови атомни електроцентрали, за да задоволи бъдещите енергийни нужди, тъй като електроцентралите, работещи с изкопаеми горива, постепенно се извеждат от експлоатация.
Тази инициатива е част от по-широк енергиен план. На 13 март 2025 г. японското правителство финализира проект на фундаментална енергийна политика, насочена към увеличаване на дела на възобновяемата енергия в електроенергийния микс до 50 процента до 2040 г., за да се отговори на нарастващото търсене на електроенергия. Япония вече беше актуализирала енергийния си план през октомври 2021 г., като възобновяемата енергия се очертава като основен бенефициент. Шестият „Стратегически енергиен план“ за първи път определя целта слънчевата, вятърната и водноелектрическата енергия, както и биомасата, да бъдат основните източници на производство на енергия в Япония от 2030 г. нататък, с планиран дял от 36 до 38 процента от енергийния микс.
Водещата роля на Sekisui Chemical
Ключов играч в прилагането на японската слънчева стратегия е Sekisui Chemical. С подкрепата на Японската банка за развитие (DBJ), Sekisui създаде нова компания в началото на 2025 г. за разработване, производство и продажба на перовскитни слънчеви клетки по лиценза на Sekisui Chemical. Общата стойност на проекта се оценява на над 310 милиарда йени (1,97 милиарда долара), като половината от финансирането е осигурено от държавни субсидии.
Sekisui планира поетапна инвестиционна стратегия, започваща с 90 милиарда йени за изграждането на производствена линия със 100 мегавата до 2027 г., последвана от производствена линия от гигаватов клас до 2030 г. За този проект компанията ще закупи и ще използва оборудване в завода на Sharp в Сакай, Западна Япония. Целта е да се постигне производствен капацитет от 1 гигават годишно за нови клетки, предимно перовскитни слънчеви клетки, до фискалната 2030 година.
Компанията вече е определила ясни области на приложение на своята технология: „Искаме да използваме леките и гъвкави свойства на системата, за да насърчим използването ѝ, особено в публичния сектор, например в спортни зали, които служат като евакуационни центрове в случай на бедствия“, заяви компанията. В дългосрочен план Sekisui планира да разшири бизнеса си, като намали разходите чрез масово производство, като същевременно увеличи търсенето, фокусирайки се върху покриви и външни стени на фабрики и складове в частния сектор.
Инвестиции и производствени планове
Sekisui Chemical планира да установи производствен капацитет от 1 гигават годишно за перовскитни слънчеви клетки до 2030 г. Компанията ще инвестира общо приблизително 2 милиарда щатски долара в този проект, като японското правителство ще покрие половината от разходите.
Първата стъпка е изграждането на производствена линия с капацитет от 100 мегавата годишно от 2025 до 2027 г. За целта Sekisui Chemical инвестира 90 милиарда йени (приблизително 570 милиона щатски долара) и използва части от бивш завод на Sharp в Осака.
Правителствена подкрепа и партньорства
Японското правителство активно подкрепя проекта:
- Министерството на икономиката отпусна на Sekisui Chemical безвъзмездна помощ по програмата за разширяване на веригите за доставки за зелена трансформация.
- Държавната банка за развитие на Япония (DBJ) държи 14% дял в новооснованата компания Sekisui Solar Film, която ще изгради производственото съоръжение.
Технологии и приложения
Sekisui Chemical е специализирана в производството на тънки, гъвкави перовскитни слънчеви клетки от рол-по-рол. Сегашните свойства на клетките са:
- Ефективност: 15%
- Срок на годност: 10 години
- Ширина на ролката: 30 сантиметра
Бъдещите цели включват ефективност от 20% и живот от 20 години. Леките и гъвкави слънчеви клетки първоначално ще бъдат инсталирани на покривите на обществени сгради, като например фитнес зали. По-късно се планират приложения върху покривите и стените на фабрики и складове.
Дългосрочни цели
Японското правителство си е поставило за цел новите видове слънчеви клетки да допринесат с приблизително 20 гигавата за производство на електроенергия до 2040 г. Sekisui Chemical планира да играе ключова роля в постигането на тази правителствена цел за установяване на производство в гигаватов мащаб до 2030 г.
Пробив в перовскитните слънчеви клетки: По-евтини и по-дълготрайни от всякога
Въпреки огромния си потенциал, перовскитните слънчеви клетки все още са изправени пред няколко препятствия. Значително ограниченият им живот в сравнение със силиция и високите им първоначални разходи са две от най-големите предизвикателства за PSC. Технологията обаче непрекъснато се усъвършенства и изследователите работят върху решения като подобрена технология за пасивация и по-стабилни комбинации от материали.
Забележителен пробив беше постигнат през 2024 г., когато китайски производител представи първите търговски перовскитни клетки, проектирани да работят 12 години без загуба на производителност, като производителят предложи десетгодишна гаранция. Очаква се влошаването на производителността да бъде линейно, а не внезапно за период от 25 години, което ще подобри предвидимостта.
По отношение на разходите се очертава и положителна тенденция. Прогнозите сочат, че разходите в Япония ще паднат от сегашните 20 йени (приблизително 12 евроцента) до 10 йени (приблизително шест евроцента) на ват до 2040 г. Това намаление на разходите ще увеличи допълнително конкурентоспособността на технологията и ще насърчи широкото ѝ разпространение.
В Германия физикът Феликс Ланг открива забележително свойство на перовскитните полупроводници: техните способности за самовъзстановяване. Това откритие би могло значително да удължи живота на перовскитните слънчеви клетки и да допринесе за подобряването на слънчевите клетки и рентгеновото оборудване, с приложения както на Земята, така и в космоса.
Слънчевият ренесанс на Япония
Япония някога беше световен лидер в производството на слънчеви панели, но пазарният ѝ дял е паднал под един процент поради конкуренцията от китайските производители. С технологията PSC Япония се стреми да си възвърне по-силна позиция на световния пазар. Това напомня за периода след петролната криза от 1973 г., когато публичният и частният сектор на Япония си сътрудничиха в научноизследователската и развойна дейност в областта на възобновяемата енергия, а световният ѝ пазарен дял за слънчеви панели временно надхвърли 50%, преди да бъде изпреварен от китайски компании с по-ниски цени.
След ядрената катастрофа в Япония през март 2011 г., секторът на слънчевата енергия в страната се развива бързо. Днес производството на слънчева енергия допринася с почти 10% от общото производство на енергия, в сравнение с едва 1,9% през 2014 г. Настоящият енергиен план има за цел да увеличи този дял до между 36 и 38% до 2030 г., като технологията за верига за доставки на енергия (PSC) играе ключова роля за надвишаването на тези цифри до 2040 г.
Свързано с това:
Диверсификация на възобновяемите енергийни източници в Япония
Въпреки че перовскитните слънчеви клетки са във фокуса на енергийната стратегия на Япония, страната инвестира и в други възобновяеми енергийни източници, за да диверсифицира енергийния си микс и да повиши енергийната сигурност. Япония се стреми да се превърне в водородно общество и следва водородна стратегия от 2017 г. насам, която също така подкрепя целта ѝ за декарбонизация до 2050 г. Японското правителство планира да инвестира около 15 трилиона йени (приблизително 107 милиарда щатски долара) във веригата за създаване на стойност в областта на водорода за период от 15 години.
Освен това, министърът на околната среда Шинджиро Коидзуми обяви, че министерството ще поеме водеща роля в ускоряването на развитието на геотермалната енергия. Министърът на административната реформа Таро Коно обяви целта за удвояване на геотермалните електроцентрали в Япония до 2030 г. Очаква се благоприятните преференциални тарифи и насърчаването на възобновяемата енергия да доведат до увеличаване на броя на геотермалните проекти.
Освен това, Япония проучва термоядрената енергия като дългосрочен енергиен източник. Страната си сътрудничи с ЕС и САЩ за ускоряване на развитието на термоядрената енергия, като частните инвестиции и сътрудничеството играят ключова роля. В края на март 2024 г. 21 компании основаха Японския съвет за термоядрена енергия – съкратено J-Fusion – с цел съвместно усъвършенстване на технологиите и стандартите.
Последици за глобалния енергиен преход
Мащабните инвестиции на Япония в перовскитни слънчеви клетки биха могли да имат дългосрочни последици за световния енергиен пейзаж. Ако технологията бъде успешно внедрена в индустриален мащаб, тя би могла да послужи като модел за други страни, особено за гъсто населените държави с ограничено пространство за традиционни слънчеви паркове.
Японското правителство е уверено, че инвестициите му в перовскитни слънчеви клетки ще бъдат успешни. След като снабди собствения си вътрешен пазар, Япония планира да изнася тази иновативна технология в други страни, което би могло да допринесе за глобалния енергиен преход и да укрепи позицията на Япония като технологичен лидер.
Разработването на перовскитни слънчеви клетки е част и от по-широка японска стратегия за възстановяване на технологичното лидерство в различни сектори. В допълнение към възобновяемите енергийни източници, Япония инвестира сериозно и в други бъдещи технологии, като например софтуерно дефинирани превозни средства (SDV), с цел постигане на 30-процентен дял от световния пазар до 2030 г.
Слънчев напредък за енергийното бъдеще на Япония
Инвестицията на Япония в перовскитни слънчеви клетки бележи ключова стъпка в трансформацията на енергийния пейзаж. Амбициозните планове за инсталиране на капацитет, еквивалентен на 20 ядрени реактора до 2040 г., демонстрират доверието на страната в тази иновативна технология и нейния принос към енергийния преход.
Перовскитната технология предлага уникални предимства благодарение на своята гъвкавост, лекота и ефективност, особено за гъсто населена страна като Япония. Въпреки че предизвикателствата по отношение на издръжливостта и разходите остават, непрекъснатият напредък в научноизследователската и развойна дейност показва, че тези препятствия са преодолими. Стратегията за поетапно внедряване, насочена към производство на гигавати до 2030 г., полага основите за амбициозни дългосрочни цели.
Широкото разпространение на перовскитни слънчеви клетки би могло не само да помогне на Япония да постигне своите климатични цели и да намали зависимостта си от изкопаеми горива и ядрена енергия, но и да възстанови позицията си на водещ доставчик на слънчеви технологии. Стратегическото използване на местното производство на йод и значителните държавни инвестиции подчертават решимостта на Япония да успее в тази далновидна технология.
С този всеобхватен подход, обхващащ както технологични иновации, така и икономическа стратегия, Япония се позиционира като пионер в глобалния енергиен преход и демонстрира обещаващ път към устойчиво производство на енергия за в бъдеще. Успехът на този план може да бъде от голямо значение не само за Япония, но и за глобалните усилия за постигане на устойчиво енергийно бъдеще.
Свързано с това:
Вашият глобален партньор по маркетинг и бизнес развитие
☑️ Нашият бизнес език е английски или немски
☑️ НОВО: Кореспонденция на родния ви език!
Konrad Wolfenstein
Аз и моят екип с удоволствие ще бъдем на ваше разположение като ваш личен съветник.
Можете да се свържете с мен, като попълните формата за контакт тук или просто ми се обадите на +49 89 89 674 804 ( Мюнхен) . Моят имейл адрес е: [email protected]
Очаквам с нетърпение нашия съвместен проект.
