Споделете тази статия:
От: Дейвид Дж. Гримшоу и Сиан Луис
Препубликуване
Пълната статия е достъпна тук като HTML.
Натиснете Ctrl-C, за да копирате
Изпрати на приятел
Подробностите, които предоставяте на тази страница, няма да бъдат използвани за изпращане на нежелани имейли и няма да бъдат продадени на трета страна. Вижте политиката за поверителност.
Слънчевата енергия може да помогне за облекчаване на бедността в селските райони. Дейвид Дж. Гримшоу и Сиан Луис осветяват неговия напредък, потенциал и клопки.
Увеличаването на достъпа до енергия е от решаващо значение за осигуряване на социално-икономическо развитие в най-бедните страни в света.
Приблизително 1,5 милиарда души в развиващите се страни нямат достъп до електричество, като над 80% от тях живеят в Африка на юг от Сахара или Южна Азия. [1]
Проблемът е най-остър в отдалечените райони: 89 процента от хората в селските райони на Африка на юг от Сахара живеят без електричество, което е повече от два пъти делът (46 процента) в градските райони. [1]
За тези хора дори достъпът до малко количество електроенергия може да доведе до животоспасяващи подобрения в производителността на селското стопанство, здравеопазването, образованието, комуникациите и достъпа до чиста вода.
Вариантите за разширяване на достъпа до електричество в развиващите се страни са склонни да се фокусират върху увеличаване на централизираната енергия от изкопаеми горива като нефт, газ и въглища, чрез разширяване на електрическата мрежа. Но този подход има малка полза за бедните в селските райони. Удължаването на мрежата в тези области е или непрактично, или твърде скъпо.
Тази стратегия не помага и за справяне с изменението на климата. Енергията вече представлява 26% от глобалните емисии на парникови газове и макар че по-голямата част от това идва от развития свят, до 2030 г. се очаква развиващите се страни да използват 70% повече обща годишна енергия от развитите страни. [2]
Следователно има явна нужда от начини за бедните, с ниски въглеродни емисии за подобряване на достъпа до електричество в развиващия се свят - слънчевата енергия може да бъде едно такова решение.
Поставете на слънце
Земята получава повече слънчева енергия за един час, отколкото световното население консумира за цяла година.
Почти всички развиващи се страни имат огромен потенциал за слънчева енергия - например по-голямата част от Африка има около 325 дни силна слънчева светлина годишно, доставяйки средно над 6 kWh енергия на квадратен метър на ден (вж. Фигура 1).
Фондацията Desertec, съвместна германска и йорданска компания, изчислява, че покриването на само един процент от глобалните пустини в слънчеви панели може да захранва целия свят. [3]
Фигура 1: Световна карта на потенциалната слънчева енергия (слънчева слънчева изолация в kWh/m2/ден) (кредит: Хю Алениус, UNEP/GRID-Arendal Maps and Graphics Library).
И все пак страните, които получават най-много слънчева енергия, често са и тези, които най-малко могат да се възползват от нея, поради липса на знания и капацитет за използване на слънчевата енергия и превръщането й в електричество.
Технологията
Има два начина за използване на слънчевата енергия: събиране на топлината (слънчево-топлинна) или преобразуване на светлината в електричество (фотоволтаици).
Слънчевите термични устройства използват „колектори“ - вариращи от плоски плочи, поставени на покриви, до параболични съдове, електрически кули или слънчеви пирамиди, използвани в слънчеви електроцентрали - за абсорбиране на слънчевата светлина и производство на топлина.
Слънчевите термични устройства могат да се използват най-просто за отопление или охлаждане, но са подходящи и за сушене на култури, пастьоризиране на вода или готвене (вж. Таблица 1).
Чрез системи за концентриране на слънчева енергия (CSP), които използват комбинация от лещи или огледала и системи за проследяване, за да фокусират голяма площ от слънчева светлина в малък лъч, те могат да се използват и за осигуряване на електричество. Концентрираната слънчева светлина загрява водата, за да произвежда пара за задвижване на турбина, свързана към генератор.
Слънчевите фотоволтаични (PV) системи използват слънчеви клетки, свързани заедно в „модули“ (слънчеви панели), за да преобразуват светлината в електричество. Те варират от няколко малки клетки, които могат да работят с калкулатор, до огромни слънчеви електроцентрали с хиляди слънчеви панели.
Повече от 90% от фотоволтаичните системи са базирани на силициеви материали. PV системите, които са свързани към електрическата мрежа, включват устройство, наречено инвертор за превръщане на мощността на постоянния ток (DC), генерирана от слънчевите панели, към мощността на променлив ток (AC), използвана в мрежата.
Фотоволтаичните системи извън мрежата могат също да включват инвертор, но също така изискват батерии за съхраняване на излишната енергия и електронен контролер на зареждането, за да се предотврати презареждането на батериите.
В момента слънчевите топлинни системи са с около 30% ефективност при превръщането на топлината в електричество - в сравнение с приблизително 15% ефективност за фотоволтаичните системи. Но в дългосрочен план разработването на по-нови материали за фотоволтаични системи, като полимери и наночастици, трябва да увеличи тяхната ефективност.
Нарастващ интерес
Нито слънчевата топлина, нито PV са нови технологии, но те не се използват широко за производство на електроенергия, тъй като в сравнение с енергийните доставки на базата на въглерод остават относително скъпи.
Международната енергийна агенция изчислява, че през 2007 г. слънчевата фотоволтаична и слънчева топлинна енергия са допринесли под 0,2% от брутното световно производство на електроенергия. [4]
И все пак с нарастващите разходи за изкопаеми горива, нарастващата загриженост относно доставките - някои анализатори предполагат, че можем да останем без петрол още през 2025 г. - и повишената осведоменост за ролята на изкопаемите горива в климатичните промени, пазарните условия все повече ще благоприятстват слънчевата енергия. Държавните субсидии също могат да помогнат за насърчаване на растежа на слънчевата енергия.
Разбира се, интересът към слънчевата енергия е нараснал през последните пет години. Общата нова финансова инвестиция в слънчева енергия е била 33,5 милиарда щатски долара през 2008 г. - 172% увеличение спрямо 0,6 милиарда щатски долара, инвестирани през 2004 г. [5] Налице е също толкова впечатляващ ръст на слънчевия фотоволтаичен капацитет, който е нараснал шест пъти между 2004 и 2008 г. достигат повече от 16GWh (виж фигура 2). [6]
Фигура 2: Глобален капацитет в слънчева PV от 1995–2008. Източник: Мрежа на политиката за възобновяема енергия за 21 век [6]
Интересът трябва да се повиши още повече, тъй като технологиите се подобряват, производството се увеличава и разходите намаляват. Светият граал на икономиката на слънчевата енергия е да се постигне паритет на мрежата - където несубсидираната цена на слънчевата енергия е равна или по-евтина от цената на конвенционалната електрическа мрежа.
Анализът на мениджърската консултантска фирма McKinsey & Company прогнозира, че „до 2020 г. поне десет региона със силна слънчева светлина ще са достигнали паритета на мрежата“. [7] Но това почти сигурно ще бъде в рамките на развитите страни като Италия, Япония, Испания и САЩ.
А за развиващите се страни, дори след като се постигне паритет на мрежата, все още ще са необходими решения извън мрежата, за да доставят енергия на отдалечени общности.
Докато цената на големите слънчеви системи, свързани с мрежата, ще падне, тъй като цените на слънчевите панели ще паднат, по-малките системи извън мрежата е малко вероятно да получат подобни икономии на разходи, отчасти защото цената на батериите ще остане висока.
Батериите могат да достигнат до 40 процента от разходите за слънчева система извън мрежата. И има допълнителни разходи, свързани с подмяната им, защото батериите едва ли ще издържат толкова дълго, колкото слънчевите панели.
Ефективността на електрическите уреди също може да направи огромна разлика в разходите за доставка на електричество чрез слънчеви системи извън мрежата.
Например, един германски инженер, с опит в пренасянето на фотоволтаични системи в развиващите се страни, изчислява, че разходите за доставка на слънчева електроенергия извън мрежата на едно село ще спаднат от 35 000 щатски долара на само 8300 щатски долара, ако селото отделно инсталира енергийно ефективен компактен флуоресцентен крушки и по-нов модел хладилници и компютри. [8]
Слънчеви системи за дома
Най-често срещаната слънчева фотоволтаична система в селските райони е слънчевата домашна система, изградена от слънчев панел, свързан към батерия и контролер за зареждане. Обикновено включва поне една лампа и контакт за захранване на друго електрическо оборудване като радиостанции, телевизори или зарядни устройства за мобилни телефони (вж. Фигура 3).
Фигура 3: Компоненти на слънчевата домашна система. Източник: Домакинска енергийна мрежа
До 2007 г. над 2,5 милиона домове в развиващите се страни са имали достъп до електричество от слънчеви домашни системи. [9]
Растежът на слънчевите системи за дома е особено силен в Азия - най-вече в Бангладеш, Китай и Индия - където схемите за микрофинансиране или правителствената и донорска подкрепа улесняват достъпа.
През 2008 г. Световната банка одобри два проекта в Бангладеш за инсталиране на 1,3 милиона слънчеви домашни системи. И неговият проект за развитие на възобновяемата енергия в Китай, който приключи в средата на 2008 г., инсталира повече от 400 000 слънчеви домашни системи в северозападен Китай. [6]
В Африка нарастването на слънчевите системи за дома е по-бавно. Но към 2007 г. континентът все още е използвал над 500 000 системи, повече от половината от тях в Кения и Южна Африка. [9] Повечето проекти в селските райони на Африка извън тези две страни са сравнително малки.
Например Zara Solar Ltd е малък слънчев бизнес, който продава слънчеви фотоволтаични системи на селските общности в Танзания. Създадена от местен предприемач, компанията е получила подкрепа от няколко дарители, включително Световната банка, Lighting Africa и наградите Ashden Awards за устойчива енергия, и е инсталирала повече от 4000 слънчеви системи в Северна Танзания.
И въпреки големите капиталови разходи и текущите разходи за батерии и поддръжка, извън мрежата слънчевите системи могат да спестят пари. Клиентите на Zara Solar Ltd могат да изплатят разходите за слънчева домашна система за по-малко от две години, като се имат предвид правилните механизми за финансиране.
Слънчевите системи могат да захранват и обществени сгради като училища или селски здравни клиники. Фондът за слънчева електрическа светлина например подкрепя инсталирането на хибридни слънчево-дизелови системи - които генерират повече от 90 процента от електричеството си от слънцето - за захранване на здравни клиники в няколко страни, включително Бурунди, Лесото, Руанда и, повечето наскоро, в Хаити, след опустошителното земетресение в Порт-о-Пренс през януари 2010 г.
Светлина през нощта
В много случаи чистата качествена светлина може да бъде доставена с много малко електричество - и с ниска цена - с огромен ефект върху качеството на живот.
Повечето села в Африка, Азия и Латинска Америка разчитат на керосиновите лампи и свещите за тяхното осветление. Те струват на средното домакинство 40–80 щатски долара всяка година, отделят замърсители, които представляват сериозни рискове за здравето, включително респираторни или очни инфекции, проблеми с бъбреците и черния дроб и могат да причинят пожари в къщи, които убиват хора.
Слънчевите лампи предлагат по-безопасна и евтина алтернатива. Индийската компания NEST Ltd прави слънчеви фенери, които са малки, практични и струват само по 35 щатски долара всеки. Те могат да бъдат платени на вноски за една до две години, от спестявания на керосин. Повече от 100 000 къщи в щатите Андра Прадеш и Махаращра използват фенери NEST, спестявайки над 20 000 тона въглероден диоксид всяка година. [10]
Слънчевите фенери предлагат по-безопасна и евтина алтернатива на керосиновите лампи
Награди SELCO/Ashden за устойчива енергия
Миналата година IEEE Spectrum съобщи, че датската национална лаборатория за устойчива енергия Risø е разработила "потенциално животоспасяваща лампа", използваща светодиоди (LED), фотоволтаични клетки и ултратънки литиеви батерии. [11]
Това е гъвкав лист фотоволтаични клетки, който, когато съберете ъглите, свети с качествена светлина за четене.
Прототипите струват 27 долара за лампа и издържат около една година. Екипът на разработчиците е уверен, че разходите могат да бъдат намалени до 7 щатски долара - може би дори наполовина по-малко, ако предадат производството на Китай - което би предложило значително предимство както за разходите, така и за здравето на местните хора.
Всъщност слънчевата енергия все повече се използва в широк спектър от приложения извън мрежата. (виж таблица 1).
Слънчевата печка загрява вода и WAPI (малка тубичка/капсула, съдържаща восък, който се топи при 65 ° C - температурата, при която се убиват вируси и бактерии) показва кога е безопасно да се пие.
Повече от 10 000 слънчеви водни помпи, използвани по целия свят; [12] Изследванията в Бенин показват слънчеви помпи за капково напояване, подобрени диети и доходи [13].
Слънчевият панел зарежда батерията за захранване на wifi антена и рутер, които "скачат" интернет сигнал от една точка за широколентов достъп до множество възли.
Digicel разпространява слънчеви телефони в Хаити и Папуа Нова Гвинея; Safaricom продава слънчеви телефони в Кения; Ericsson е инсталирал 12 селски станции за зареждане в селата на хилядолетието в цяла Африка [14].
Подобрява комуникациите в селските райони; намалява транспортните разходи; ако е свързан с лаптоп, също така увеличава достъпа до онлайн информация и съвети.
Solar Cookers International подкрепя бизнеса със слънчеви печки в Африка и дари соларни готварски печки на хиляди семейства в бежански лагери в Чад, Етиопия, Кения и наскоро в Хаити.
Таблица 1: Приложения на слънчевата енергия извън мрежата
Слънчевата енергия се използва и за други ползи - в много случаи тя може да осигури първата стъпка за излизане от бедността, като предоставя нови умения и източници на доход.
Например неправителствената организация SolarAid обучава предприемачи в развиващите се страни за бизнес планиране и проучване на пазара, за да им помогне да създадат малки слънчеви предприятия, които да превръщат керосиновите лампи в слънчеви фенери и да изграждат слънчеви зарядни устройства или слънчеви радиостанции от местни материали.
По същия начин неправителствената организация Barefoot College обучава „Barefoot Solar Engineers“ (предимно от селски села в Африка и Азия) за инсталиране, ремонт и поддръжка на слънчеви осветителни тела в опит да насърчи електрификацията на селските райони и да увеличи доходите на бедните селяни.
До края на 2009 г. колежът е обучил 461 слънчеви инженери, включително 211 жени и според колежа се е възползвал от близо 900 000 души.
Колежът „Бос крак“ е обучил 461 слънчеви инженери от селските села в Африка и Азия
Flickr/Боси фотографи на Тилония
Финанси и не само
Но подобряването на достъпа до слънчева енергия за бедните в селските райони в развиващите се страни все още е изправено пред редица препятствия.
Освен политическата среда, която благоприятства развитието на изкопаеми горива, най-значимото е финансирането.
Достъпът до слънчева енергия се закупува на свободния пазар или се предоставя чрез международна помощ.
В експлоатация има широк спектър от модели на помощ. Големи донори като Световната банка и Международната финансова корпорация са основни финансиращи слънчеви фотоволтаици в развиващия се свят, като подпомагат проекти в Африка, Азия и Латинска Америка на стойност над 600 милиона щатски долара.
Специализирани организации като SolarAid събират пари за инвестиране в слънчеви системи за училища или общности с акцент върху подобряване на здравеопазването, образованието и поминъка. Производители като Sollatek даряват определен брой единици на благотворителни организации на месец.
Но нараства интересът към отдалечаване от пряката помощ към стратегии, които дават възможност на бедните да финансират собствените си енергийни нужди.
Например доставчиците на микрофинансиране, които предлагат малки заеми - често базирани на обезпечение - на бедните, се оказват жизненоважни за преодоляване на относително високите капиталови разходи на слънчевите системи извън мрежата. Много такива доставчици на микрофинансиране са създадени със средства от големи донори, като Световната банка, но стават самоподдържащи се в дългосрочен план чрез изплащане на кредити.
Доставчиците на микрофинансиране, които се специализират в продажбата на слънчеви фотоволтаични системи, често включват помощни дейности като обучение, поддръжка на оборудване и подмяна на части или изхвърляне на повредени батерии.
Например, Grameen Shakti, доставчик на микрофинансиране в Бангладеш, е инсталирал над 320 000 слънчеви домашни системи, базирани на микрокредитиране, през последното десетилетие и има за цел да увеличи този брой до един милион до 2012 г. Обучил е повече от 4400 техници (предимно жени) и създаде 45 „технологични центъра“ за локално инсталиране и поддръжка на слънчеви системи.
Доставчиците на микрофинансиране могат да включват благотворителни фондации, като Фондацията за слънчева енергия, която е инсталирала повече от 2000 слънчеви домашни системи в Етиопия.
Банките могат също да предлагат микрофинансиране. Банката Aryavart Gramin в Индия поръчва PV системи и предлага заеми за закупуване, инсталиране и поддръжка на селски клиенти. Изплащането на кредита е по-евтино от месечните разходи за керосин и може да бъде върнато в продължение на пет години.
Частните слънчеви предприятия също могат да помогнат в микрофинансирането. Индийската компания SELCO, например, е продала повече от 100 000 слънчеви домашни системи през последните 13 години. Въпреки че не отпуска заеми сам, той помага за свързването на клиенти с доставчици на микрофинансиране, като в много случаи предоставя „гаранция за първоначално плащане“, за да помогне за покриване на първоначалните капиталови плащания.
Правителствата също трябва да играят роля за осигуряване на финансова достъпност на слънчевата енергия - като подкрепят системата, която дава на бедните достъп до слънчева технология.
Това означава да инвестирате в научноизследователска и развойна дейност за самата технология и да използвате система от субсидии за подобряване на усвояването на слънчевата енергия и за подпомагане на разходите за инсталиране и поддръжка.
За да се гарантира, че ползите се чувстват от бедните в селските райони в отдалечени общности, такива субсидии трябва да благоприятстват децентрализираните, извън мрежата, малки слънчеви системи пред централизираните решения, базирани на изкопаеми горива.
Освен финансирането, има и други препятствия за подобряване на достъпа до слънчева енергия за бедните. Те включват подобряване на местната собственост върху слънчевите технологии, включването на слънчеви системи извън мрежата в политиките и целите за намаляване на глобалните емисии и увеличаване на производствените технологии за намаляване на капиталовите разходи.
Изводът е, че увеличаването на слънчевата енергия за бедните ще зависи от комбинация от научни подобрения, политически инициативи и колективни действия, насочени към справяне с изменението на климата и електричеството.
Дейвид Дж. Гримшоу е ръководител на международната програма за нови технологии в „Практическо действие“ и старши научен сътрудник по нововъзникващи технологии в Министерството на международното развитие на Обединеното кралство.