Aurinkoenergia voi olla halpaa ja luotettavaa kaikkialla Kiinassa vuoteen 2060 mennessä

Tulevassa YK:n ilmastonmuutoskonferenssissa Glasgow'ssa Skotlannissa kiinnitetään paljon huomiota Kiinaan. Koska maailman' on suurin hiilidioksidipäästöjä, Kiinan' pyrkimykset hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi energiajärjestelmästään ovat kriittisiä tavoitteen kannalta rajoittaa maapallon keskimääräisen pintalämpötilan nousu 1,5 celsiusasteeseen.

Kiina on jo tehnyt suuria sitoumuksia siirtyäkseen energiajärjestelmiinsä kohti uusiutuvia energialähteitä, erityisesti aurinko-, tuuli- ja vesivoiman tuotannossa. Aurinkoenergian tulevaisuudesta Kiinassa on kuitenkin monia tuntemattomia, mukaan lukien sen kustannukset, tekninen toteutettavuus ja verkkoyhteensopivuus tulevina vuosikymmeninä. Viimeaikaiset ennusteet tulevan aurinkoenergiapotentiaalin kustannuksista Kiinassa ovat perustuneet aurinkopaneelien ja niiden asennuksen vanhentuneisiin ja yliarvioituihin kustannuksiin sekä varastointitekniikoihin, kuten litium-akkuihin.

Kuinka paljon aurinkovoima todella maksaa Kiinassa tulevina vuosikymmeninä, mukaan lukien haasteet, joita sen luontainen vaihtelevuus asettaa verkkoon?

Harvardin, Pekingin Tsinghuan yliopiston, Tianjinin Nankai-yliopiston ja Kiinan Renminin yliopiston Pekingissä tutkijat ovat havainneet, että aurinkoenergia voisi kattaa 43,2 % Kiinan':n sähköntarpeesta vuonna 2060 alle kahdella ja puolella Yhdysvalloissa. senttiä kilowattitunnilta. Vertailun vuoksi hiilen sähkön tariffit Kiinassa vaihtelivat 3,6–6,5 senttiä kilowattitunnilta vuonna 2019.

Tutkimus on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) -lehden kansiartikkelina.

& quot;Löydökset korostavat ratkaisevaa energian siirtymäkohtaa, ei vain Kiinalle vaan muille maille, jossa yhdistetyistä aurinkosähkö- ja varastointijärjestelmistä tulee halvempi vaihtoehto hiilivoimalle ja verkkoon yhteensopivampi vaihtoehto," sanoi Michael B. McElroy, Gilbert Butler ympäristötutkimuksen professori Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ja vastaava kirjoittaja tutkimuksen.

& quot;Tänään tuetut aurinkovoimat ovat tulleet halvemmaksi kuin hiilivoima suurimmassa osassa Kiinaa, ja tämä kustannuskilpailuetu laajenee pian koko maahan tekniikan kehityksen ja kustannusten laskun ansiosta," sanoi Xi Lu, apulaisprofessori, Tsinghuan yliopiston ympäristökoulu ja vastaava kirjoittaja."Tuloksemme osoittavat, että aurinkosähkön taloudellinen kilpailukyky yhdistettynä varastointiinvestointeihin voisi tarjota lisäetuja verkkojakelulle, mikä on erityisen tärkeää tulevaisuuden sähköjärjestelmien toiminnan kannalta Kiinassa."

Lu sai Ph.D. opiskeli Harvard Graduate School of Arts and Sciences -koulusta ja aloitti pohjatyön tutkimukselle jatko-opiskelijana ja tutkijana SEAS-pohjaisessa Harvard China Project on Energy, Economy and Environment -projektissa.

Tutkimusryhmä kehitti integroidun mallin arvioidakseen aurinkoenergiapotentiaalia Kiinassa ja sen kustannuksia vuosina 2020-2060. Mallissa otetaan ensin huomioon tekijät, kuten maankäyttö kaikkialla Kiinassa, aurinkopaneelien mahdollinen kallistus ja etäisyys sekä sääolosuhteet, kuten auringon säteily ja lämpötila, arvioidakseen aurinkovoiman fyysistä potentiaalia sekä avaruudessa että ajassa.

Tämän jälkeen tiimi integroi investointikustannukset ja teknisten muutosten nopeuden vangitakseen aurinkovoiman kehittyvän kustannuskilpailukyvyn suhteessa hiilivoimaan nyt ja tulevaisuudessa. Tälle perustalle tutkimuksessa kehitettiin tuntikohtainen optimointimalli arvioimaan energian varastointijärjestelmien lisäkustannuksia, joita tarvitaan tasoittaakseen aurinkoenergian tehon vaihteluita, jotta se voidaan integroida verkkoon vastaamaan sähkön kysyntää.

Tutkijat havaitsivat ensin, että aurinkosähkön fyysinen potentiaali, joka sisältää sen, kuinka monta aurinkopaneelia voidaan asentaa ja kuinka paljon aurinkoenergiaa ne voivat tuottaa, saavutti Kiinassa 99,2 petawattituntia vuonna 2020. Tämä on yli kaksinkertainen maa' Energian kokonaiskulutus kaikissa muodoissa, mukaan lukien sähkön lisäksi myös ajoneuvojen, tehtaiden, rakennusten lämmityksen ja muiden suoraan kuluttamat polttoaineet. Tulokset osoittavat, että aurinkosähkö on valtava resurssi Kiinan':n hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä.

Sitten he osoittivat sen kustannuskilpailukykyä: 78,6 prosenttia potentiaalista vuonna 2020 on yhtä suuri tai alhaisempi kuin paikallisen hiilivoiman nykyiset hinnat. Osuuden odotetaan kasvavan edelleen. Tämä kustannusetu tarkoittaa, että Kiina voi investoida tallennuskapasiteettiin, kuten akkuihin, ja silti toimittaa kustannustehokkaasti 7,2 petawattituntia eli 43,2 prosenttia maan laajuisesta sähköntarpeesta vuoteen 2060 mennessä.

& quot;Useimmat nyt ymmärtävät, että ilmastonmuutos vaatii siirtymistä pois fossiilisen energian käytöstä," sanoi Chris P. Nielsen, Harvard-China Projectin toiminnanjohtaja ja lehden toinen kirjoittaja."Yhtä monet eivät ymmärrä, että sähköjärjestelmän hiilidioksidipäästöjen poistaminen on ratkaiseva tekijä, varsinkin kun yhä useammat sektorit sähköistyvät ja että uusiutuvien energialähteiden vaihtelevuuden verkkoon sopeutuminen on pulman vaikein osa. Se'on valtava läpimurto, eikä vain Kiinalle, jos varastointi voi tehdä aurinkosähköverkkoon yhteensopivan kilpailukykyisin kustannuksin."

& quot;Tutkimuksemme osoittavat, että jos kustannukset jatkavat laskuaan, erityisesti varastoinnin osalta, saattaa olla mahdollisuuksia käyttää ajoneuvoja, lämmittää tai jäähdyttää rakennuksia tai tuottaa teollisuuskemikaaleja aurinkoenergialla. Tämä laajentaisi aurinkoenergian ilmasto- ja ympäristöhyötyjä paljon pidemmälle kuin perinteisesti ajateltu sähköala," sanoi Shi Chen, paperin toinen kirjoittaja, joka auttoi johtamaan tutkimusta Tsinghuan tohtorina. opiskelija ja vieraileva stipendiaatti Harvard China Projectissa.

Tämän tutkimuksen ovat kirjoittaneet Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He ja Jiming Hao.

Tätä työtä tuettiin osittain Harvardin yliopiston presidentin kanslia ja Harvard Global Instituten apurahoilla Harvardin ja Kiinan energia-, talous- ja ympäristöprojektille.