Avaldatud: 13. märtsil 2025 / UPDATE FROM: 13. märts 2025 - autor: Konrad Wolfenstein
Uued super päikeserakud (Perovskit) peaksid kiirendama Jaapani energia ülemineku-Jaapani päikeseenergiastrateegiat Sekisui Chemical-Image: Xpert.digital
Tuleviku energiatehnoloogia: Jaapani läbimurre Perowskiti rakkudega
Täiustatud päikeseenergia: Jaapani tee energia üleminekuni
Jaapan teeb Päikeseenergia tehnoloogias olulisi edusamme Perovskiti päikesepatareide (PSC) arendamisega, millel on potentsiaal riigi energiamaastikku põhjalikult muuta. See uuenduslik tehnoloogia ei peaks mitte ainult toetama Jaapani ambitsioonikaid kliimaeesmärke, vaid vähendama ka sõltuvust fossiilkütustest ja tuumaenergiast. Paindlike, kergete ja väga tõhusate omadustega võiksid need super päikeseenergiarakud saavutada elektrienergia tootmisvõimsuse 2040. aastaks, mis vastab 20 tuumareaktorile ja aitavad seega otsustava panuse Jaapani energia üleminekusse.
Revolutsiooniline Perovskiti tehnoloogia
Perowskiti päikeserakud erinevad põhimõtteliselt tavapärastest päikesepatareidest ja lubavad päikeseenergia kasutamise viisil revolutsiooni. Vastupidiselt traditsioonilistele ränipõhistele päikesepaneelidele iseloomustab PSC-sid selle kõrge kohanemisvõime, madal kaal, samuti painutamine ja paindlikkus tootmises. Need omadused muudavad need eriti väärtuslikuks Jaapani tihedalt asustatud ümbruse jaoks, kus tavalised päikesepaneelid on piiratud ala tõttu sageli ebapraktilised.
Päikeserakkude Perowskiti mitmekülgsus avab täiesti uued rakendused. Tänu teie pooleldi läbipaistvale ja kergele disainile saab teid paigaldada hoonete seintele ja akendele, autokatustele ja tänavalampidele, et neid alasid saaks kasutada energia tootmiseks. See paindlikkus on eriti oluline piiratud ruumiga linnades, kus energiatootmise maksimeerimine on ülioluline ilma täiendavate kosmosevajadusteta.
Perovskiti päikeserakud on efektiivsuse osas teinud muljetavaldavaid edusamme. Selle tõhusus on nüüd traditsiooniliste räni-kristallipaneelide tasemel 26,1 protsenti, veelgi suureneva kalduvusega, samas kui räni tehnoloogia näib olevat suuresti ammendatud. See võimalus on eriti paljulubav kasutada PSC -sid koos ränipaneelidega, mis tähendab, et tõhusust saab praegu suurendada üle 35 protsendini. Lisaks võimaldab PSC -de paindlikkus arendada hübriidsüsteeme tuule- ja päikeseenergia süsteemidelt, mis võivad veelgi parandada taastuvate energiate tõhusust.
Sobib selleks:
Jaapani strateegiline eelis joodi tootmise kaudu
Oluline aspekt, mis tugevdab Jaapani positsiooni Perovskiti päikeserakkude arendamisel, on selle roll suuruselt teine joodi tootja maailmas. Jood on vajalik osa Perovskiti päikeserakkude tootmisel. See ressursipositsioon võimaldab Jaapanil luua sõltumatu tarneahela ja pakub paljutõotavaid arenguvõimalusi kodumaisele tööstusele. Seda loodusvara kasutades võiks Jaapan luua suure osa tootmisahelast, mis on suuresti välismaalt sõltumatu, et toota tohutul hulgal perovsky päikeseenergiarakke.
Jaapani ambitsioonikas päikeseplaani
Jaapani valitsus on esitanud ambitsioonika plaani Perowskiti tehnoloogia kasutamiseks. Riigi eesmärk on paigaldada eelarveaastaks 2040 20 gigavatti päikeseenergia maht, mis vastab umbes 20 tuumareaktori jõudlusele. Selle võimsuse korral ei saanud Jaapan mitte ainult oma aktiivsed tuumareaktorid sulgeda, vaid vältida ka uute tuumaelektrijaamade ehitamist, et katta tulevase energiavajaduse korral, kui elektrijaamad on fossiilkütustega välja lülitatud.
See algatus on osa põhjalikumast energiaplaanist. 13. märtsil 2025 täitis Jaapani valitsus põhimõttelise energiapoliitika eelnõu, mille eesmärk on suurendada elektrienergia segu taastuvenergia osakaalu 2040. aastaks kuni 50 protsendini, et katta kasvavaid elektrivajadusi. Oktoobris 2021 oli Jaapan juba oma energiaplaani pikendanud, peamised võitjad on taastuvenergia. Esmakordselt nimetab kuues „strateegiline energiaplaani” eesmärki luua nii päikeseenergia, tuule ja hüdroenergia kui ka biomassist alates 2030. aastast kui Jaapani energiatootmiseks kõige olulisemaid allikaid, milles on energiasegul kavandatud osa 36–38 protsenti.
Sekisui kemikaali juhtimisroll
Ettevõte Sekisui Chemical on Jaapani päikeseenergiastrateegia rakendamisel keskne mängija. Jaapani Arengupanga (DBJ) toel asutas Sekisui 2025. aasta alguses uue ettevõtte, mis arendab, toodab ja müüb Päikeserakke Pekisui Chemicals all. Projekti kogumaksumus on hinnanguliselt üle 310 miljardi jeeni (1,97 miljardit dollarit), mille rahastamine on pool toetuste kaudu.
Sekisui kavandab järkjärgulist investeerimisstrateegiat, alustades 90 miljardi jeeniga 100-megavati tootmisliini ehitamiseks kuni aastani 2027, millele järgneb Gigawatt klassi tootmisliin kuni 2030. aastani. Selle projekti jaoks ostab ja kasutab ettevõte Western Japansi teravas tehases taimi. Eesmärk on saavutada suutlikkus uute rakkude, näiteks perovskiti päikeserakkude tootmiseks 1 gigavatt aastas, majandusaastaks 2030.
Ettevõte on juba määratlenud oma tehnoloogia jaoks selged rakendusalad: "Soovime kasutada süsteemi kergeid ja paindlikke omadusi, et edendada oma rakendust, eriti avalikus sektoris, näiteks spordisaalides, mis toimivad katastroofide evakueerimiskeskustena," ütleb ettevõte. Pikas perspektiivis kavatseb Sekisui laiendada äri, vähendades kulusid masstootmise kaudu ja samal ajal nõudluse suurenemist, keskendudes erasektori tehaste ja ladude katustele ja välimistele seintele.
Investeeringud ja tootmisplaanid
Sekisui Chemical plaanib ehitada Perovskiti päikeseelementide tootmisvõimsuse 1 gigavatt aastas 2030. aastaks. Ettevõte investeerib kokku umbes 2 miljardit dollarit, Jaapani valitsus katab poole kuludest.
Esimene samm on ehitada tootmisliin, mille võimsus on 100 megavatti aastas aastatel 2025–2027. Sel eesmärgil investeerib Sekisui Chemicals 90 miljardit jeeni (umbes 570 miljonit dollarit) ja kasutab Osakas endise terava tehase osi.
Riigi toetus ja partnerlus
Jaapani valitsus toetab projekti aktiivselt:
- Majandusministeerium on andnud Sekisui Chemical rahastamisteate programmi osana tarneahelate laiendamiseks rohelise muutmiseks.
- 14%-ga on Jaapani Riiklik Arengupank (DBJ) kaasatud äsja asutatud ettevõtte Sekisui Solar Filmisse, mis ehitab lavastust.
Tehnoloogia ja rakendused
Sekisui Chemical on spetsialiseerunud rolliprotsessile õhukeste, painduvate perovsky päikesepatareide tootmisel. Rakkude praegused omadused on:
- Tõhusus: 15%
- Säilivusaeg: 10 aastat
- Rolli laius: 30 sentimeetrit
Tulevased eesmärgid on tõhusus 20% ja vastupidavus 20 aastat. Kerged ja paindlikud päikeseelemendid tuleb paigaldada avalike hoonete, näiteks gümnaasiumide katustele. Hiljem kavandatakse taotlusi tehaste ja ladude katustele ning seintele.
Pikaajalised eesmärgid
Jaapani valitsus püüab 2040. aastaks kaasa aidata elektrienergia tootmisele, mille toodang on umbes 20 gigavatti. Sekisui Chemical plaanib mängida keskset rolli valitsuse eesmärgi saavutamisel, et luua Gigawatt'i lavastus 2030. aastaks.
Läbimurre perovskiti päikesepatareides: odavam ja vastupidavam kui kunagi varem
Vaatamata tohutule potentsiaalile seisavad perovskiti päikeserakud endiselt mõne takistusega. Räniga võrreldes väga piiratud eluea ja kõrged esialgsed kulud on PSC -de jaoks kaks suurimat väljakutset. Kuid tehnoloogia parandab ja teadlased töötavad selliste lahenduste kallal nagu parendatud passiivsetehnoloogia ja stabiilsemad materjalide kombinatsioonid.
Märkimisväärne edusammud tehti 2024. aastal, kui Hiina tootja esitas esimest korda kommertslikud Perowskiti rakud, mis peaks töötama 12 aastat ilma väljalangemiseta, koos tootjaga vähemalt kümneaastase garantiiga. 25 -aastase perioodi jooksul ei tohiks jõudluse langus äkki, vaid lineaarselt, mis parandab ennustatavust.
Positiivne areng ilmneb ka kuludes. Prognooside kohaselt vähenevad Jaapani kulud alates 20 jeenist (umbes 12 eurot) kuni 10 jeeni (umbes kuus eurot) vatti kohta 2040. aastaks. See kulude vähenemine suurendab veelgi tehnoloogia konkurentsivõimet ja edendab selle laialdast rakendust.
Saksamaal avastas füüsik Felix Lang Perowskit-Halblesi tähelepanuväärse omaduse: nende enesetervendavaid võimeid. See avastus võib märkimisväärselt laiendada perovskiti päikesepatareide eluiga ja aidata kaasa päikeseenergiarakkude ja röntgenikiirguseadmete parandamisele, kasutades rakendusi Maa peal ja kosmoses.
Jaapani päikeseenergia renessanss
Jaapan oli kunagi päikesemoodulite tootmisel maailmaturu juht, kuid turuosa langes Hiina tootjate konkurentsi tõttu vähem kui ühe protsendini. PSC tehnoloogia abil soovib Jaapan taas maailmaturule tugevamat positsiooni. See meenutab aega pärast 1973. aasta naftakriisi, kui Jaapani avalik ja erasektor tegi koostööd taastuvenergia uurimise ja arendamise alal ning päikesepaneelide maailmaturuosa oli ajutiselt möödas, enne kui Hiina ettevõtted madalamate hindadega selle läbi viisid.
Alates Jaapanis toimunud tuumakatastroofist 2011. aasta märtsis on riigi päikeseenergia stseen kiiresti arenenud. Tänapäeval annab päikeseenergia tootmine kogu energiatootmise peaaegu 10 protsenti võrreldes 2014. aastal vaid 1,9 protsendiga. Praegune energiaplaan näeb ette selle osa suurendamiseks 2030. aastaks 36–38 protsendini, kusjuures PSC tehnoloogia peaks mängima keskset rolli, et ületada neid arvud 2040. aastaks.
Sobib selleks:
Taastuvenergia mitmekesistamine Jaapanis
Kui Perowskiti päikeseelemendid on Jaapani energiastrateegia keskmes, investeerib riik ka teistesse taastuvatesse energiaallikatesse, et mitmekesistada oma energiasegu ja suurendada energiaohutust. Jaapan püüab saada vesinikuühinguks ja on alates 2017. aastast järginud vesinikku strateegiat, mis toetab ka 2050. aastaks dekarboniseerimise eesmärki. Jaapani valitsus kavatseb investeerida 15 aasta jooksul vesiniku väärtusahelasse umbes 15 triljonit jeeni (umbes 107 miljardit dollarit).
Lisaks on keskkonnaminister Shinjiro Koizumi teatanud, et ministeerium võtab juhtima geotermilise energia arengut. Haldusreformi minister Taro Kono on teatanud eesmärgist kahekordistada Jaapani geotermilised süsteemid 2030. aastaks. Odav söödatariifide ja taastuvate energiate edendamine peaks viima suure arvu geotermiliste projektideni.
Lisaks uurib Jaapan ka termotuumasünteesi energiat kui pikaajalist energiaallikat. Riik teeb koostööd ELi ja USA -ga, et kiirendada termotuumasünteesi arengut, erainvesteeringud ja koostöö mängivad olulist rolli. 2024. aasta märtsi lõpus asutasid 21 ettevõtet Jaapani termotuumasünteesi energianõukogu-J-Fusion lühiajaliselt, eesmärgiga edendada tehnoloogiat ja standardeid koos.
Mõju globaalsele energia üleminekule
Jaapani massiline investeering Perovskiti päikeseelementidesse võivad avaldada kaugeleulatuvat mõju globaalsele energiamaastikule. Kui seda tehnoloogiat kasutatakse edukalt tööstuslikus skaalal, võiks see olla eeskujuks teistele riikidele, eriti tihedalt asustatud riikidele, kellel on piiratud ruumi traditsiooniliste päikeseparkide jaoks.
Jaapani valitsus on kindel, et tema investeeringud on Perowskiti päikeseelementide edukad. Pärast oma riigi varustamist kavatseb Jaapan seda uuenduslikku tehnoloogiat teistesse riikidesse eksportida, mis võiks aidata kaasa globaalse energia üleminekule ja tugevdada Jaapani positsiooni tehnoloogiajuhina.
Perovskiti päikeserakkude areng on ka osa Jaapani laiemast strateegiast, et taastada oma tehnoloogiline juhtimine erinevates sektorites. Lisaks taastuvenergiatele investeerib Jaapan suuresti ka teistesse tulevastesse tehnoloogiatesse, näiteks tarkvara määratletud sõidukid (SDV), eesmärgiga jõuda 2030. aastaks maailmaturul 30 protsenti.
Päikeseenergia edasine areng Jaapani energilise tuleviku jaoks
Jaapani investeering Perowskiti päikeserakkudesse tähistab otsustavat sammu oma energiamaastiku muundamisel. Ambitsioonikad plaanid paigaldada võimsus 2040. aastaks, mis vastab 20 tuumareaktorile, näitavad riigi usaldust selle uuendusliku tehnoloogia vastu ja nende panust energia üleminekusse.
Oma paindlikkuse, kerguse ja tõhususe tõttu pakub Perowskiti tehnoloogia ainulaadseid eeliseid, eriti tihedalt asustatud riigi jaoks nagu Jaapan. Ehkki vastupidavuse ja kulude osas on endiselt väljakutseid, näitavad teadus- ja arendustegevuse pidevad edusammud, et neist takistustest saab üle. Järk-järguline rakendusstrateegia, mille eesmärk on Gigawatt-lavastus 2030. aastaks, pani aluse ambitsioonikatele pikaajalistele eesmärkidele.
Perovskiti päikesepatareide laiaulatuslik kasutuselevõtt ei saanud mitte ainult Jaapanil oma kliimaeesmärkide saavutamisel ja sõltuvust fossiilkütustest ja tuumajõust vähendada, vaid ka taastada selle positsioon juhtiva päikeseenergia tehnoloogia pakkujana. Kodumaise joodi tootmise strateegiline kasutamine ja ulatuslikud riiklikud investeeringud rõhutavad Jaapani otsust olla selles tulevases orienteeritud tehnoloogias edukaks.
Selle ulatusliku lähenemisviisiga, mis hõlmab nii tehnoloogilist innovatsiooni kui ka majandusstrateegiat, positsioneerib Jaapan end ülemaailmse energia ülemineku teerajajana ja näitab paljulubavat teed tuleviku säästva energia tootmisele. Selle plaani edukus ei pruugi olla mitte ainult Jaapani jaoks, vaid ka ülemaailmsete jõupingutuste mõjutamiseks säästva energia mõjutamiseks.
Sobib selleks:
Teie ülemaailmne turundus- ja äriarenduspartner
☑️ Meie ärikeel on inglise või sakslane
☑️ Uus: kirjavahetus teie riigikeeles!
Konrad Wolfenstein
Mul on hea meel, et olete teile ja minu meeskonnale isikliku konsultandina kättesaadav.
Võite minuga ühendust võtta, täites siin kontaktvormi või helistage mulle lihtsalt telefonil +49 89 674 804 (München) . Minu e -posti aadress on: Wolfenstein ∂ xpert.digital
Ootan meie ühist projekti.
