Päikeseenergia võib 2060. aastaks olla kogu Hiinas odav ja usaldusväärne

Peatselt Šotimaal Glasgow's toimuval ÜRO kliimamuutuste konverentsil pööratakse suurt tähelepanu Hiinale. Maailma'. suurima CO2-heitjana on Hiina'. jõupingutused oma energiasüsteemi dekarboniseerimiseks kriitilise tähtsusega eesmärgi saavutamiseks piirata globaalse keskmise pinnatemperatuuri tõusu 1,5 kraadini Celsiuse järgi.

Hiina on juba võtnud suuri kohustusi oma energiasüsteemide üleminekul taastuvatele energiaallikatele, eelkõige päikese-, tuule- ja hüdroenergia tootmisele. Siiski on Hiina päikeseenergia tuleviku kohta palju teadmata, sealhulgas selle maksumus, tehniline teostatavus ja võrguga ühilduvus järgmistel aastakümnetel. Hiljutised prognoosid Hiina tulevase päikeseenergia potentsiaali maksumuse kohta on tuginenud päikesepaneelide ja nende paigaldamise aegunud ja ülehinnatud kuludele ning salvestustehnoloogiatele nagu liitiumpatareid.

Kui palju päikeseenergia Hiinas lähikümnenditel tegelikult maksma läheb, sealhulgas väljakutsed, mida selle loomupärane varieeruvus võrgule tekitab?

Harvardi, Pekingi Tsinghua ülikooli, Tianjini Nankai ülikooli ja Pekingi Renmini ülikooli Hiina teadlased on leidnud, et päikeseenergia võiks katta 43,2% Hiina'. aasta elektrivajadusest 2060. aastal vähem kui kahe ja poole USA-ga. senti kilovatt-tunni kohta. Võrdluseks, söeenergia tariifid Hiinas olid 2019. aastal 3,6–6,5 senti kilovatt-tunni kohta.

Uurimus avaldatakse ajakirja Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) kaaneartiklina.

& quot;Leidud toovad esile üliolulise energia üleminekupunkti mitte ainult Hiina, vaid ka teiste riikide jaoks, kus kombineeritud päikeseenergia ja salvestussüsteemid muutuvad söeküttel töötava elektri odavamaks alternatiiviks ja võrguga ühilduvamaks võimaluseks," ütles Michael B. McElroy, Gilbert Butleri keskkonnauuringute professor Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ja uuringu kaasautor.

& quot;Tänapäeval on subsiidiumivaba päikeseenergia muutunud odavamaks kui kivisöeenergia enamikus Hiina osades ja see kulukonkurentsieelis laieneb tehnoloogia arengu ja kulude languse tõttu peagi kogu riigis," ütles Xi Lu, Tsinghua ülikooli keskkonnakooli dotsent ja artikli kaasautor."Meie tulemused näitavad, et päikeseenergia majanduslik konkurentsivõime koos investeeringutega salvestussüsteemidesse võib anda täiendavat kasu võrgu levitamisele, mis on eriti oluline tulevaste elektrisüsteemide toimimiseks Hiinas."

Lu sai doktorikraadi. Harvard Graduate School of Arts and Sciences ja asus uuringule aluse panema järeldoktorandina ja teadurina Harvardi Hiina energia-, majandus- ja keskkonnaprojektis.

Uurimisrühm töötas välja integreeritud mudeli, et hinnata päikeseenergia potentsiaali Hiinas ja selle maksumust aastatel 2020–2060. Mudel võtab kõigepealt arvesse selliseid tegureid nagu maakasutus kogu Hiinas, päikesepaneelide võimalik kalle ja vahekaugus ning meteoroloogilised tingimused, nagu päikesekiirgus ja temperatuur, et hinnata päikeseenergia füüsilist potentsiaali nii ruumis kui ka ajas.

Seejärel integreeris meeskond tehnoloogiliste muudatuste investeerimiskulud ja kiiruse, et tabada päikeseenergia muutuvat kulukonkurentsivõimet võrreldes söeenergiaga praegu ja tulevikus. Sellele alusele tuginedes töötati uuringus välja tunnipõhise optimeerimise mudel, et hinnata energiasalvestussüsteemide lisakulusid, mis on vajalikud päikeseenergia väljundi kõikumiste tasandamiseks, et neid saaks elektrienergia nõudluse rahuldamiseks võrku integreerida.

Teadlased leidsid kõigepealt, et päikeseenergia füüsiline potentsiaal, mis hõlmab paigaldatavate päikesepaneelide arvu ja päikeseenergia tootmist, ulatus Hiinas 2020. aastal 99,2 petavatt-tunnini. See on üle kahe korra suurem kui riik' energia kogutarbimine igas vormis, sealhulgas mitte ainult elektrienergia, vaid ka kütused, mida tarbivad otseselt sõidukid, tehased, hoonete küte ja palju muud. Leiud näitavad, et päikeseenergia on Hiina' dekarboniseerimise jaoks tohutu ressurss.

Seejärel demonstreerisid nad oma kulukonkurentsivõimet – 78,6% potentsiaalist 2020. aastal on võrdne kohaliku kivisöeenergia praeguste hindadega või sellest madalam – osakaal peaks veelgi kasvama. See kulueelis tähendab, et Hiina saab investeerida salvestusmahusse, näiteks akudesse, ja siiski kulutõhusalt tarnida 2060. aastaks 7,2 petavatt-tundi ehk 43,2% üleriigilisest elektrinõudlusest.

& quot;Enamik mõistab nüüd, et kliimamuutused nõuavad fossiilenergia kasutamisest loobumist," ütles Chris P. Nielsen, Harvardi-Hiina projekti tegevdirektor ja paberi kaasautor."Väga paljud ei mõista, et elektrisüsteemi dekarboniseerimine on võtmeks, eriti kuna rohkem sektoreid elektrifitseeritakse ja taastuvenergia varieeruvuse võrgustikuga kohandumine on mõistatuse kõige raskem osa. See' on tohutu läbimurre ja mitte ainult Hiina jaoks, kui salvestamine võimaldab muuta päikeseenergia võrguga ühilduvaks konkurentsivõimelise hinnaga."

& quot;Meie uuringud näitavad, et kui kulud jätkuvalt langevad, eriti ladustamise osas, võib tekkida võimalusi sõidukite toiteks, hoonete soojendamiseks või jahutamiseks või tööstuskemikaalide tootmiseks, kasutades selleks kõike päikeseenergiat. See laiendaks päikeseenergia kliima- ja keskkonnakasu palju kaugemale energiasektorist, nagu traditsiooniliselt ette nähtud," ütles Shi Chen, artikli kaasautor, kes aitas uuringut juhtida Tsinghua Ph.D. üliõpilane ja külalismees Harvardi Hiina projektis.

Selle uuringu autoriteks on Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He ja Jiming Hao.

Seda tööd toetasid osaliselt Harvardi ülikooli presidendi kantselei ja Harvardi ülemaailmse instituudi toetused Harvardi-Hiina energia-, majandus- ja keskkonnaprojektile.