Solárna energia môže byť lacná a spoľahlivá v celej Číne do roku 2060

Na nadchádzajúcej konferencii OSN o zmene klímy v škótskom Glasgowe sa veľká pozornosť sústredí na Čínu. Snaha Číny o dekarbonizáciu svojho energetického systému ako najväčšieho emitenta CO2 na svete' bude rozhodujúca pre cieľ obmedziť nárast globálnej priemernej povrchovej teploty na 1,5 stupňa Celzia.

Čína už prijala veľké záväzky týkajúce sa prechodu svojich energetických systémov na obnoviteľné zdroje energie, najmä na výrobu energie zo solárnych, veterných a vodných zdrojov. Existuje však veľa neznámych o budúcnosti solárnej energie v Číne, vrátane jej nákladov, technickej realizovateľnosti a kompatibility so sieťou v nasledujúcich desaťročiach. Nedávne projekcie nákladov na budúci potenciál solárnej energie v Číne sa spoliehali na zastarané a nadhodnotené náklady na solárne panely a ich inštaláciu a technológie skladovania, ako sú lítium-iónové batérie.

Koľko bude solárna energia skutočne stáť v Číne v nasledujúcich desaťročiach, vrátane výziev, ktoré jej prirodzená variabilita predstavuje pre sieť?

Výskumníci z Harvardu, Tsinghua University v Pekingu, Nankai University v Tianjine a Renmin University of China v Pekingu zistili, že solárna energia by mohla v roku 2060 pokryť 43,2 % spotreby elektrickej energie v Číne' pri menej ako dva a pol USA. centov za kilowatthodinu. Pre porovnanie, tarify na energiu z uhlia v Číne sa v roku 2019 pohybovali v rozmedzí 3,6 až 6,5 centov za kilowatthodinu.

Výskum je publikovaný ako titulný článok v Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

& quot;Zistenia poukazujú na zásadný bod energetického prechodu nielen pre Čínu, ale aj pre iné krajiny, v ktorom sa kombinovaná solárna energia a systémy skladovania stávajú lacnejšou alternatívou elektriny z uhlia a možnosťou, ktorá je viac kompatibilná so sieťou," povedal Michael B. McElroy, profesor environmentálnych štúdií Gilberta Butlera na Harvardskej škole John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) a spoluzodpovedný autor štúdie.

& quot;Dnes je solárna energia bez dotácií lacnejšia ako energia z uhlia vo väčšine častí Číny a táto nákladová konkurenčná výhoda sa čoskoro rozšíri do celej krajiny v dôsledku technologického pokroku a poklesu nákladov," povedal Xi Lu, docent, School of Environment, Tsinghua University a spoluzodpovedný autor článku."Naše výsledky ukazujú, že ekonomická konkurencieschopnosť solárnej energie v kombinácii s investíciami do skladovacích systémov by mohla poskytnúť ďalšie výhody pre odosielanie do siete, čo bude obzvlášť dôležité pre prevádzku budúcich elektrických systémov v Číne."

Lu získal titul Ph.D. z Harvardskej postgraduálnej školy umení a vied a začal klásť základy pre štúdium ako postdoktorand a výskumný pracovník na Harvard China Project on Energy, Economy and Environment, založený na SEAS.

Výskumný tím vyvinul integrovaný model na posúdenie potenciálu solárnej energie v Číne a jej nákladov v rokoch 2020-2060. Model najprv berie do úvahy faktory, ako je využitie pôdy v celej Číne, možný sklon a rozmiestnenie solárnych panelov a meteorologické podmienky, ako je slnečné žiarenie a teplota, aby sa odhadol fyzický potenciál slnečnej energie v priestore a čase.

Tím potom integroval investičné náklady a rýchlosť technologických zmien, aby zachytil vyvíjajúcu sa nákladovú konkurencieschopnosť solárnej energie v porovnaní s uhoľnou energiou teraz aj v budúcnosti. Na základe tohto základu štúdia vyvinula hodinový optimalizačný model na vyhodnotenie dodatočných nákladov na systémy akumulácie energie potrebné na vyrovnanie zmien solárneho výkonu, aby sa mohol integrovať do siete, aby zodpovedal dopytu po elektrine.

Výskumníci najprv zistili, že fyzický potenciál solárnej fotovoltaickej energie, ktorý zahŕňa počet solárnych panelov, ktoré je možné nainštalovať a koľko solárnej energie dokážu generovať, dosiahol v Číne v roku 2020 99,2 petawatthodín. To je viac ako dvojnásobok krajiny' celková spotreba energie vo všetkých formách, vrátane nielen elektriny, ale aj palív spotrebovaných priamo vo vozidlách, továrňach, vykurovaní budov a pod. Zistenia ukazujú, že solárna fotovoltika je obrovským zdrojom pre dekarbonizáciu Číny'

Potom preukázali svoju nákladovú konkurencieschopnosť, pričom 78,6 % potenciálu v roku 2020 sa rovná alebo je nižšie ako súčasné ceny miestnej uhoľnej energie, pričom podiel bude ďalej rásť. Táto cenová výhoda znamená, že Čína môže investovať do skladovacej kapacity, ako sú batérie, a stále nákladovo efektívne dodávať 7,2 petawatthodín alebo 43,2 % celoštátneho dopytu po elektrine do roku 2060.

& quot;Väčšina si teraz uvedomuje, že zmena klímy si vyžaduje prechod od využívania fosílnej energie," povedal Chris P. Nielsen, výkonný riaditeľ projektu Harvard-China Project a spoluautor článku."Nie toľko ľudí si uvedomuje, že dekarbonizácia energetického systému je základným kameňom, najmä keď sa elektrifikuje viac sektorov, a že prispôsobenie sa obnoviteľnej premenlivosti siete je najťažšou časťou skladačky. Je to' obrovský prielom, a to nielen pre Čínu, ak skladovanie dokáže zabezpečiť kompatibilitu solárnej elektrickej siete za konkurencieschopnú cenu."

& quot;Náš výskum ukazuje, že ak budú náklady naďalej klesať, najmä pokiaľ ide o skladovanie, mohli by existovať príležitosti na pohon vozidiel, vykurovanie alebo chladenie budov alebo na výrobu priemyselných chemikálií, a to všetko pomocou solárnej energie. To by rozšírilo prínosy solárnej energie pre klímu a životné prostredie ďaleko za rámec odvetvia energetiky, ako sa tradične chápe," povedal Shi Chen, spoluprvý autor článku, ktorý pomohol viesť štúdiu ako Tsinghua Ph.D. študent a hosťujúci kolega na Harvard China Project.

Na tomto výskume sa podieľali Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He a Jiming Hao.

Táto práca bola čiastočne podporená grantmi z Kancelárie prezidenta Harvardskej univerzity a Harvardského globálneho inštitútu pre Harvardsko-čínsky projekt o energii, hospodárstve a životnom prostredí.