אנרגיה סולארית יכולה להיות זולה ואמינה ברחבי סין עד 2060

בוועידת שינויי האקלים הקרובה של האו"ם בגלזגו, סקוטלנד, תשומת לב רבה תתמקד בסין. בתור פולטת CO2'הגדולה בעולם, המאמצים של סין'לשחרר את הפחמן של מערכת האנרגיה שלה יהיו קריטיים למטרה להגביל את העלייה בטמפרטורת השטח הממוצעת העולמית ל-1.5 מעלות צלזיוס.

סין כבר קיבלה התחייבויות גדולות להעברת מערכות האנרגיה שלה למקורות מתחדשים, במיוחד ייצור חשמל ממקורות שמש, רוח והידרו. עם זאת, ישנם לא ידועים רבים לגבי עתידה של אנרגיה סולארית בסין, כולל עלותה, היתכנות טכנית ותאימות לרשת בעשורים הקרובים. תחזיות אחרונות של עלות פוטנציאל האנרגיה הסולארית העתידית בסין הסתמכו על עלויות מיושנות ומוערכות יתר של פאנלים סולאריים והתקנתם, וטכנולוגיות אחסון כמו סוללות ליתיום.

כמה באמת תעלה אנרגיה סולארית בסין בעשורים הקרובים, כולל האתגרים שהשונות הטבועה בה מציבה לרשת?

חוקרים מהרווארד, אוניברסיטת טסינגואה בבייג'ינג, אוניברסיטת ננקאי בטיאנג'ין ואוניברסיטת רנמין בסין בבייג'ין מצאו שאנרגיה סולארית יכולה לספק 43.2% מהדרישות החשמליות של סין' ב-2060 בפחות משתיים וחצי ארה"ב. סנטים לקילוואט-שעה. לשם השוואה, תעריפי החשמל הפחם בסין נעו בין 3.6 ל-6.5 סנט לקילוואט-שעה ב-2019.

המחקר מתפרסם כמאמר השער של ההליכים של האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS).

& quot;הממצאים מדגישים נקודת מעבר אנרגיה מכרעת, לא רק עבור סין אלא עבור מדינות אחרות, שבה מערכות אנרגיה סולארית ואחסון משולבות הופכות לחלופה זולה יותר לחשמל פחם ולאפשרות תואמת יותר לרשת," אמר מייקל B. McElroy, פרופסור גילברט באטלר ללימודי סביבה בבית הספר להנדסה ומדעים יישומיים של הרווארד ג'ון א. פולסון (SEAS) והמחבר המקביל של המחקר.

& quot;היום, אנרגיה סולארית ללא סובסידיות הפכה לזולה יותר מכוח פחם ברוב חלקי סין, והיתרון התחרותי הזה יתרחב בקרוב לכל המדינה עקב התקדמות הטכנולוגיה וירידות העלויות," אמר שי לו, פרופסור חבר בבית הספר לאיכות הסביבה, אוניברסיטת טסינגואה ומחבר שותף של המאמר."התוצאות שלנו מוכיחות שהתחרותיות הכלכלית של אנרגיה סולארית בשילוב עם השקעות במערכות אחסון עשויות לספק יתרונות נוספים לשליחת רשת, שתהיה חשובה במיוחד לתפעול מערכות חשמליות עתידיות בסין."

לו קיבל את הדוקטורט שלו. מבית הספר ללימודי אמנויות ומדעים בהרווארד והחלה להניח בסיס למחקר כעמית פוסט-דוקטורט וכעמית מחקר בפרויקט סין בהרווארד מבוסס SEAS בנושא אנרגיה, כלכלה וסביבה.

צוות המחקר פיתח מודל משולב להערכת פוטנציאל האנרגיה הסולארית בסין ועלותו בין השנים 2020-2060. המודל לוקח בחשבון תחילה גורמים כמו שימושי קרקע ברחבי סין, הטיה וריווח אפשריים של פאנלים סולאריים, ותנאים מטאורולוגיים כמו קרינת השמש והטמפרטורה כדי להעריך את הפוטנציאל הפיזי של אנרגיה סולארית במרחב ובזמן כאחד.

לאחר מכן, הצוות שילב את עלויות ההשקעה ואת מהירות השינויים הטכנולוגיים כדי ללכוד את התחרותיות המתפתחת בעלויות של אנרגיה סולארית ביחס לאנרגיה פחמית בהווה ובעתיד. בהתבסס על בסיס זה, המחקר פיתח מודל אופטימיזציה שעתי כדי להעריך את העלויות הנוספות של מערכות אחסון חשמל הדרושות כדי להחליק את הווריאציות של תפוקת השמש כך שניתן יהיה לשלב אותה ברשת כדי להתאים לדרישת החשמל.

החוקרים גילו לראשונה כי הפוטנציאל הפיזי של PV סולארי, הכולל כמה פאנלים סולאריים ניתן להתקין וכמה אנרגיה סולארית הם יכולים לייצר, בסין הגיע ל-99.2 petawatthurs בשנת 2020. זה יותר מפי שניים מהמדינה' צריכת האנרגיה הכוללת של כל הצורות, כולל לא רק חשמל אלא גם דלקים הנצרכים ישירות על ידי כלי רכב, מפעלים, חימום מבנים ועוד. הממצאים מראים ש-PV סולארי הוא משאב עצום עבור שחרור הפחמן של סין'

לאחר מכן הם הוכיחו את עלות התחרותיות שלו, עם 78.6% מהפוטנציאל בשנת 2020 שווה או נמוך מהמחירים הנוכחיים של כוח פחם מקומי, נתח שעומד לגדול עוד יותר. יתרון העלות הזה אומר שסין יכולה להשקיע בקיבולת אחסון, כמו סוללות, ועדיין לספק בצורה חסכונית 7.2 פטוואט-שעה או 43.2% מהביקוש לחשמל בכל הארץ עד 2060.

& quot;רובם מבינים כעת ששינויי אקלים דורשים מעבר הרחק משימוש באנרגיה מאובנים," אמר כריס פ. נילסן, מנכ"ל פרויקט הרווארד-סין ומחבר שותף של העיתון."לא כמו רבים מבינים ששחרור פחמן של מערכת החשמל הוא נקודת החוליה, במיוחד כשמגזרים רבים יותר מתחשמלים, ושאירוח לפי רשת של שונות מתחדשת הוא החלק הקשה ביותר בפאזל. זו'פריצת דרך ענקית, ולא רק עבור סין, אם אחסון יכול להפוך את רשת החשמל הסולארית לתואמת בעלות תחרותית."

& quot;המחקר שלנו מראה שאם העלויות ימשיכו לרדת, במיוחד עבור אחסון, יכולות להיות הזדמנויות להניע כלי רכב, לחמם או לקרר מבנים, או לייצר כימיקלים תעשייתיים, הכל באמצעות אנרגיה סולארית. זה ירחיב את היתרונות האקלימיים והסביבתיים של אנרגיה סולארית הרבה מעבר למגזר החשמל כפי שהוא נתפס באופן מסורתי," אמר שי צ'ן, המחבר הראשון של המאמר שעזר להוביל את המחקר כדוקטורנט של Tsinghua. סטודנט ועמית אורח בפרויקט סין של הרווארד.

מחקר זה נכתב בשיתוף Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He וג'מינג האו.

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מענקים ממשרד נשיא אוניברסיטת הרווארד והמכון העולמי של הרווארד לפרויקט הרווארד-סין בנושא אנרגיה, כלכלה וסביבה.