Energia słoneczna może być tania i niezawodna w Chinach do 2060
Oct 21, 2021
Na nadchodzącej Konferencji Klimatycznej ONZ w Glasgow w Szkocji wiele uwagi będzie się koncentrować na Chinach. Wysiłki Chin', które są największym światowym emitentem CO2', zmierzające do dekarbonizacji swojego systemu energetycznego będą miały kluczowe znaczenie dla celu ograniczenia wzrostu średniej globalnej temperatury powierzchni do 1,5 stopnia Celsjusza.
Chiny już zobowiązały się do przestawienia swoich systemów energetycznych na odnawialne źródła energii, w szczególności wytwarzanie energii ze źródeł słonecznych, wiatrowych i wodnych. Istnieje jednak wiele niewiadomych dotyczących przyszłości energii słonecznej w Chinach, w tym jej kosztów, wykonalności technicznej i kompatybilności z siecią w nadchodzących dziesięcioleciach. Ostatnie prognozy kosztów przyszłego potencjału energii słonecznej w Chinach opierają się na przestarzałych i zawyżonych kosztach paneli słonecznych i ich instalacji oraz technologii przechowywania, takich jak baterie litowo-jonowe.
Ile naprawdę będzie kosztować energia słoneczna w Chinach w nadchodzących dziesięcioleciach, wliczając w to wyzwania związane z jej nieodłączną zmiennością dla sieci?
Naukowcy z Harvardu, Tsinghua University w Pekinie, Nankai University w Tianjin i Renmin University of China w Pekinie odkryli, że energia słoneczna może zaspokoić 43,2% zapotrzebowania Chin' na energię elektryczną w 2060 r. przy mniej niż dwóch i pół USA centów za kilowatogodzinę. Dla porównania, w 2019 r. taryfy na energię węglową w Chinach wahały się od 3,6 do 6,5 centa za kilowatogodzinę.
Badanie zostało opublikowane jako artykuł tytułowy w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
& quot;Wyniki wskazują na kluczowy punkt transformacji energetycznej, nie tylko dla Chin, ale także dla innych krajów, w którym połączone systemy energii słonecznej i magazynowania stają się tańszą alternatywą dla energii elektrycznej opalanej węglem i opcją bardziej kompatybilną z siecią,&cytat; powiedział Michael B. McElroy, Gilbert Butler Professor of Environmental Studies w Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) i współautor badania.
& quot;Dziś wolna od dotacji energia słoneczna stała się tańsza niż energia węglowa w większości części Chin, a ta przewaga konkurencyjna pod względem kosztów wkrótce rozszerzy się na cały kraj ze względu na postęp technologiczny i spadek kosztów," powiedział Xi Lu, profesor nadzwyczajny w Szkole Środowiska na Uniwersytecie Tsinghua i współautor artykułu."Nasze wyniki pokazują, że konkurencyjność ekonomiczna energetyki słonecznej połączona z inwestycjami w systemy magazynowania może przynieść dodatkowe korzyści dla przesyłu sieci, co będzie szczególnie ważne dla funkcjonowania przyszłych systemów elektrycznych w Chinach.&cyt;
Lu otrzymał doktorat. z Harvard Graduate School of Arts and Sciences i zaczął kłaść podwaliny pod badania jako adiunkt i pracownik naukowy w Harvard China Project on Energy, Economy and Environment z siedzibą w SEAS.
Zespół badawczy opracował zintegrowany model do oceny potencjału energii słonecznej w Chinach i jej kosztów w latach 2020-2060. Model najpierw uwzględnia takie czynniki, jak wykorzystanie terenu w Chinach, możliwe nachylenie i rozmieszczenie paneli słonecznych oraz warunki meteorologiczne, takie jak promieniowanie słoneczne i temperatura, aby oszacować fizyczny potencjał energii słonecznej zarówno w przestrzeni, jak i czasie.
Następnie zespół zintegrował koszty inwestycji i szybkość zmian technologicznych, aby uchwycić zmieniającą się konkurencyjność kosztową energii słonecznej w stosunku do energii węglowej obecnie iw przyszłości. Opierając się na tym fundamencie, w ramach badań opracowano godzinowy model optymalizacji do oceny dodatkowych kosztów systemów magazynowania energii potrzebnych do wygładzenia wahań mocy słonecznej, tak aby można ją było zintegrować z siecią w celu dostosowania do zapotrzebowania na energię elektryczną.
Naukowcy po raz pierwszy odkryli, że fizyczny potencjał fotowoltaiki słonecznej, który obejmuje liczbę paneli słonecznych, które można zainstalować i ile energii słonecznej mogą one wygenerować, w Chinach osiągnął 99,2 petawatogodzin w 2020 roku. To ponad dwukrotnie więcej niż w kraju' łączne zużycie energii we wszystkich formach, w tym nie tylko energii elektrycznej, ale także paliw zużywanych bezpośrednio przez pojazdy, fabryki, ogrzewanie budynków i inne. Odkrycia pokazują, że fotowoltaika jest ogromnym zasobem dla dekarbonizacji Chin'.
Następnie wykazali swoją konkurencyjność kosztową, przy 78,6% potencjału w 2020 r. równym lub niższym od obecnych cen lokalnej energii węglowej, a udział ten ma dalej rosnąć. Ta przewaga kosztowa oznacza, że Chiny mogą inwestować w pojemność magazynową, taką jak akumulatory, i nadal opłacalnie dostarczać 7,2 petawatogodziny lub 43,2% krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną do 2060 roku.
& quot;Większość teraz zdaje sobie sprawę, że zmiany klimatyczne wymagają odejścia od wykorzystania energii z paliw kopalnych," powiedział Chris P. Nielsen, dyrektor wykonawczy Harvard-China Project i współautor artykułu. &: Niewiele osób zdaje sobie sprawę, że dekarbonizacja systemu elektroenergetycznego jest podstawą, zwłaszcza że coraz więcej sektorów zostaje zelektryfikowanych, a akomodacja przez sieć zmienności odnawialnych jest najtrudniejszą częścią układanki. To' ogromny przełom, nie tylko dla Chin, jeśli magazynowanie może sprawić, że sieć energetyczna będzie kompatybilna z energią słoneczną po konkurencyjnych kosztach.&cyt;
& quot;Nasze badania pokazują, że jeśli koszty będą nadal spadać, zwłaszcza w przypadku magazynowania, mogą pojawić się możliwości napędzania pojazdów, ogrzewania lub chłodzenia budynków lub produkcji chemikaliów przemysłowych przy użyciu energii słonecznej. To rozszerzyłoby korzyści klimatyczne i środowiskowe energii słonecznej daleko poza sektor energetyczny, zgodnie z tradycyjną koncepcją," powiedział Shi Chen, współautor artykułu, który pomógł prowadzić badania jako doktor Tsinghua. student i wizytujący członek Harvard China Project.
Współautorami tych badań byli Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He i Jiming Hao.
Praca ta została częściowo wsparta grantami Biura Prezydenta Uniwersytetu Harvarda i Harvard Global Institute na Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment.
