Опубликовано: 13 марта 2025 г. / Обновлено: 13 марта 2025 г. – Автор: Konrad Wolfenstein
Ожидается, что новые суперсолнечные элементы (перовскитные) ускорят энергетический переход Японии – Японская стратегия в области солнечной энергетики совместно с компанией Sekisui Chemical – Изображение: Xpert.Digital
Энергетические технологии будущего: прорыв Японии в разработке перовскитных элементов
Передовые технологии солнечной энергетики: путь Японии к энергетическому переходу
Япония добивается значительных успехов в развитии технологий солнечной энергетики благодаря разработке перовскитных солнечных элементов (PSC), которые способны коренным образом изменить энергетическую ситуацию в стране. Ожидается, что эта инновационная технология не только поддержит амбициозные климатические цели Японии, но и позволит снизить зависимость от ископаемого топлива и атомной энергетики. Благодаря своей гибкости, легкости и высокой эффективности, эти суперсолнечные элементы к 2040 году смогут достичь мощности по выработке электроэнергии, эквивалентной 20 ядерным реакторам, внеся тем самым решающий вклад в энергетический переход Японии.
Революционная перовскитная технология
Перовскитные солнечные элементы принципиально отличаются от традиционных солнечных элементов и обещают революцию в использовании солнечной энергии. В отличие от традиционных кремниевых солнечных панелей, перовскитные солнечные элементы характеризуются высокой адаптивностью, малым весом и гибкостью в производстве. Эти свойства делают их особенно ценными для густонаселенной Японии, где традиционные солнечные панели часто непрактичны из-за ограниченного пространства.
Универсальность перовскитных солнечных элементов открывает совершенно новые возможности применения. Благодаря своей полупрозрачной и легкой конструкции, их можно устанавливать на стенах и окнах зданий, на крышах автомобилей и на уличных фонарях, что позволяет использовать эти поверхности для выработки энергии. Такая гибкость особенно важна в городах с ограниченным пространством, где крайне важно максимизировать производство энергии без необходимости дополнительных земельных участков.
В плане эффективности перовскитные солнечные элементы добились впечатляющих успехов. С КПД в 26,1% они теперь сопоставимы с традиционными кремниевыми монокристаллическими панелями, и этот показатель продолжает расти, в то время как кремниевые технологии, похоже, достигли своих пределов. Особенно перспективна возможность использования перовскитных солнечных элементов в сочетании с кремниевыми панелями, поскольку в настоящее время это позволяет достичь КПД более 35%. Кроме того, гибкость перовскитных солнечных элементов позволяет разрабатывать гибридные системы, сочетающие ветровую и солнечную энергию, что может еще больше повысить эффективность возобновляемых источников энергии.
Подходит для:
Стратегическое преимущество Японии за счет производства йода
Ключевым фактором, укрепляющим позиции Японии в разработке перовскитных солнечных элементов, является ее роль второго по величине в мире производителя йода. Йод является необходимым компонентом в производстве перовскитных солнечных элементов. Это ресурсное преимущество позволяет Японии создать независимую цепочку поставок и открывает многообещающие возможности для развития отечественной промышленности. Используя этот природный ресурс, Япония могла бы создать в значительной степени самодостаточную производственную цепочку для выпуска огромных объемов необходимых перовскитных солнечных элементов.
Амбициозный план Японии по развитию солнечной энергетики
Правительство Японии представило амбициозный план использования перовскитной технологии. Страна стремится установить 20 гигаватт солнечных электростанций к 2040 финансовому году, что эквивалентно мощности примерно 20 ядерных реакторов. Благодаря этим мощностям Япония сможет не только вывести из эксплуатации действующие ядерные реакторы, но и избежать строительства новых атомных электростанций для удовлетворения будущих энергетических потребностей по мере поэтапного вывода из эксплуатации электростанций, работающих на ископаемом топливе.
Эта инициатива является частью более широкого энергетического плана. 13 марта 2025 года правительство Японии завершило разработку проекта фундаментальной энергетической политики, направленной на увеличение доли возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе до 50 процентов к 2040 году для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию. Япония уже обновила свой энергетический план в октябре 2021 года, и возобновляемые источники энергии стали главным бенефициаром. Шестой «Стратегический энергетический план» впервые устанавливает цель сделать солнечную, ветровую и гидроэнергетику, а также биомассу, основными источниками выработки энергии в Японии с 2030 года, с запланированной долей от 36 до 38 процентов в энергетическом балансе.
Ведущая роль компании Sekisui Chemical
Ключевым игроком в реализации японской стратегии развития солнечной энергетики является компания Sekisui Chemical. При поддержке Банка развития Японии (DBJ) в начале 2025 года Sekisui создала новую компанию для разработки, производства и продажи перовскитных солнечных элементов по лицензии Sekisui Chemical. Общая стоимость проекта оценивается более чем в 310 миллиардов иен (1,97 миллиарда долларов), при этом половина финансирования предоставляется за счет государственных грантов.
Компания Sekisui планирует поэтапную инвестиционную стратегию, начиная с 90 миллиардов иен на строительство производственной линии мощностью 100 мегаватт к 2027 году, за которой последует строительство производственной линии гигаваттного класса к 2030 году. Для этого проекта компания приобретет и будет использовать оборудование на заводе Sharp в Сакаи, на западе Японии. Цель состоит в достижении производственной мощности в 1 гигаватт в год для новых типов солнечных элементов, в основном перовскитных, к 2030 финансовому году.
Компания уже определила четкие области применения своей технологии: «Мы хотим использовать легкие и гибкие свойства системы для расширения ее использования, особенно в государственном секторе, например, в спортивных залах, которые служат эвакуационными центрами в случае стихийных бедствий», — заявила компания. В долгосрочной перспективе Sekisui планирует расширить свой бизнес за счет снижения затрат путем массового производства и одновременного увеличения спроса, сосредоточившись на крышах и наружных стенах заводов и складов в частном секторе.
Инвестиционные и производственные планы
Компания Sekisui Chemical планирует к 2030 году создать производственную мощность в 1 гигаватт в год по выпуску перовскитных солнечных элементов. В этот проект компания инвестирует в общей сложности около 2 миллиардов долларов США, при этом половина затрат будет покрыта правительством Японии.
Первым шагом станет строительство производственной линии мощностью 100 мегаватт в год в период с 2025 по 2027 год. Для этого компания Sekisui Chemical инвестирует 90 миллиардов иен (приблизительно 570 миллионов долларов США) и использует часть бывшего завода Sharp в Осаке.
Государственная поддержка и партнерство
Правительство Японии активно поддерживает этот проект:
- Министерство экономики предоставило компании Sekisui Chemical грант в рамках программы по расширению цепочек поставок для осуществления «зеленой» трансформации.
- Государственный банк развития Японии (DBJ) владеет 14% акций недавно созданной компании Sekisui Solar Film, которая построит производственное предприятие.
Технологии и приложения
Компания Sekisui Chemical специализируется на рулонном производстве тонких, гибких перовскитных солнечных элементов. В настоящее время характеристики элементов следующие:
- Эффективность: 15%
- Срок годности: 10 лет
- Ширина рулона: 30 сантиметров
В будущем планируется достичь КПД в 20% и срока службы в 20 лет. Легкие и гибкие солнечные батареи первоначально будут устанавливаться на крышах общественных зданий, таких как спортивные залы. В дальнейшем планируется их применение на крышах и стенах заводов и складов.
Долгосрочные цели
Правительство Японии ставит перед собой цель к 2040 году обеспечить выработку примерно 20 гигаватт электроэнергии за счет новых типов солнечных батарей. Компания Sekisui Chemical планирует сыграть ключевую роль в достижении этой цели правительства — налаживании производства в масштабах гигаватт к 2030 году.
Прорыв в области перовскитных солнечных элементов: дешевле и долговечнее, чем когда-либо прежде
Несмотря на огромный потенциал, перовскитные солнечные элементы по-прежнему сталкиваются с рядом препятствий. Значительно ограниченный срок службы по сравнению с кремниевыми элементами и высокая начальная стоимость являются двумя из самых больших проблем для перовскитных солнечных элементов. Однако технология постоянно совершенствуется, и исследователи работают над решениями, такими как улучшенная технология пассивации и более стабильные комбинации материалов.
Замечательный прорыв был достигнут в 2024 году, когда китайский производитель представил первые коммерческие перовскитные ячейки, рассчитанные на 12 лет работы без потери производительности, при этом производитель предоставлял десятилетнюю гарантию. Ожидается, что в течение 25 лет снижение производительности будет линейным, а не внезапным, что повысит предсказуемость.
Также наблюдается позитивная тенденция в отношении стоимости. Прогнозы предсказывают, что к 2040 году стоимость в Японии снизится с нынешних 20 иен (приблизительно 12 евроцентов) до 10 иен (приблизительно 6 евроцентов) за ватт. Это снижение стоимости еще больше повысит конкурентоспособность технологии и будет способствовать ее широкому внедрению.
В Германии физик Феликс Ланг обнаружил замечательное свойство перовскитных полупроводников: их способность к самовосстановлению. Это открытие может значительно продлить срок службы перовскитных солнечных элементов и способствовать усовершенствованию солнечных батарей и рентгеновского оборудования, находящего применение как на Земле, так и в космосе.
Солнечный ренессанс Японии
Япония когда-то была мировым лидером по производству солнечных панелей, но из-за конкуренции со стороны китайских производителей ее рыночная доля упала ниже одного процента. С помощью технологии PSC Япония стремится восстановить свои позиции на мировом рынке. Это напоминает период после нефтяного кризиса 1973 года, когда государственный и частный секторы Японии сотрудничали в исследованиях и разработках в области возобновляемой энергетики, и ее глобальная рыночная доля на рынке солнечных панелей временно превысила 50%, прежде чем ее обогнали китайские компании, предлагавшие более низкие цены.
После ядерной катастрофы в Японии в марте 2011 года сектор солнечной энергетики страны стремительно развивался. Сегодня на производство солнечной энергии приходится почти 10 процентов от общего объема производства энергии, по сравнению с всего 1,9 процента в 2014 году. Текущий энергетический план направлен на увеличение этой доли до 36-38 процентов к 2030 году, при этом ключевую роль в превышении этих показателей к 2040 году сыграет технология цепочки поставок электроэнергии (PSC).
Подходит для:
Диверсификация возобновляемых источников энергии в Японии
Хотя перовскитные солнечные элементы являются одним из приоритетных направлений энергетической стратегии Японии, страна также инвестирует в другие возобновляемые источники энергии, чтобы диверсифицировать свой энергетический баланс и повысить энергетическую безопасность. Япония стремится стать водородным обществом и с 2017 года реализует водородную стратегию, которая также поддерживает цель по декарбонизации к 2050 году. Правительство Японии планирует инвестировать около 15 триллионов иен (приблизительно 107 миллиардов долларов США) в цепочку создания стоимости водорода в течение 15 лет.
Кроме того, министр окружающей среды Синдзиро Коидзуми объявил, что министерство возьмет на себя ведущую роль в ускорении развития геотермальной энергетики. Министр административной реформы Таро Коно объявил о цели удвоить количество геотермальных электростанций в Японии к 2030 году. Ожидается, что благоприятные тарифы на электроэнергию и продвижение возобновляемых источников энергии приведут к увеличению числа геотермальных проектов.
Кроме того, Япония изучает термоядерную энергетику как долгосрочный источник энергии. Страна сотрудничает с ЕС и США для ускорения развития термоядерной энергетики, при этом ключевую роль играют частные инвестиции и сотрудничество. В конце марта 2024 года 21 компания основала Японский совет по термоядерной энергетике – сокращенно J-Fusion – с целью совместного продвижения технологий и стандартов.
Последствия для глобального энергетического перехода
Масштабные инвестиции Японии в перовскитные солнечные элементы могут иметь далеко идущие последствия для мировой энергетической отрасли. Если эта технология будет успешно внедрена в промышленном масштабе, она может послужить образцом для других стран, особенно для густонаселенных государств с ограниченными возможностями для традиционных солнечных электростанций.
Правительство Японии уверено в успехе своих инвестиций в перовскитные солнечные элементы. После обеспечения собственного внутреннего рынка Япония планирует экспортировать эту инновационную технологию в другие страны, что может способствовать глобальному энергетическому переходу и укрепить позиции Японии как технологического лидера.
Разработка перовскитных солнечных элементов также является частью более широкой японской стратегии по восстановлению своего технологического лидерства в различных секторах. Помимо возобновляемых источников энергии, Япония также активно инвестирует в другие перспективные технологии, такие как программно-определяемые транспортные средства (SDV), с целью достижения 30-процентной доли мирового рынка к 2030 году.
Развитие солнечной энергетики для энергетического будущего Японии
Инвестиции Японии в перовскитные солнечные элементы знаменуют собой важный шаг в трансформации энергетического ландшафта страны. Амбициозные планы по созданию мощностей, эквивалентных 20 ядерным реакторам, к 2040 году демонстрируют уверенность страны в этой инновационной технологии и ее вкладе в энергетический переход.
Перовскитная технология обладает уникальными преимуществами благодаря своей гибкости, легкости и эффективности, особенно для такой густонаселенной страны, как Япония. Хотя проблемы, связанные с долговечностью и стоимостью, остаются, непрерывный прогресс в исследованиях и разработках демонстрирует, что эти препятствия преодолимы. Поэтапная стратегия внедрения, направленная на достижение производства гигаватт к 2030 году, закладывает основу для амбициозных долгосрочных целей.
Широкое внедрение перовскитных солнечных элементов может не только помочь Японии достичь своих климатических целей и снизить зависимость от ископаемого топлива и атомной энергетики, но и восстановить ее позиции в качестве ведущего поставщика солнечных технологий. Стратегическое использование внутреннего производства йода и значительные государственные инвестиции подчеркивают решимость Японии добиться успеха в этой перспективной технологии.
Благодаря такому комплексному подходу, охватывающему как технологические инновации, так и экономическую стратегию, Япония позиционирует себя как пионер в глобальном энергетическом переходе и демонстрирует многообещающий путь к устойчивому производству энергии в будущем. Успех этого плана может иметь огромное значение не только для Японии, но и для глобальных усилий по достижению устойчивого энергетического будущего.
Подходит для:
Ваш глобальный партнер по маркетингу и развитию бизнеса
☑️ Наш деловой язык — английский или немецкий.
☑️ НОВИНКА: Переписка на вашем национальном языке!
Konrad Wolfenstein
Я был бы рад служить вам и моей команде в качестве личного консультанта.
Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму или просто позвоните мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) . Мой адрес электронной почты: wolfenstein ∂ xpert.digital
Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.
