Сонячна енергія може бути дешевою та надійною в Китаї до 2060 року

На майбутній конференції ООН зі зміни клімату в Глазго, Шотландія, велика увага буде зосереджена на Китаї. Оскільки' є найбільшим у світі випромінювачем CO2, зусилля Китаю' щодо декарбонізації своєї енергетичної системи будуть мати вирішальне значення для досягнення мети обмеження підвищення глобальної середньої температури поверхні до 1,5 градусів за Цельсієм.

Китай уже взяв на себе серйозні зобов’язання щодо переходу своїх енергетичних систем на відновлювані джерела енергії, особливо на виробництво електроенергії з сонячних, вітрових та гідроджерел. Однак є багато невідомих про майбутнє сонячної енергії в Китаї, включаючи її вартість, технічну можливість та сумісність мережі в найближчі десятиліття. Останні прогнози вартості майбутнього потенціалу сонячної енергії в Китаї спиралися на застарілі та завищені витрати на сонячні панелі та їх встановлення, а також технології зберігання, такі як літій-іонні батареї.

Скільки насправді коштуватиме сонячна енергія в Китаї в найближчі десятиліття, включаючи проблеми, які притаманна їй мінливість створює для мережі?

Дослідники з Гарварду, Університету Цінхуа в Пекіні, Університету Нанкай у Тяньцзіні та Китайського університету Женьмінь у Пекіні виявили, що сонячна енергія може забезпечити 43,2% потреб Китаю в електроенергії в 2060 році при менш ніж 2 з половиною США. центів за кіловат-годину. Для порівняння, тарифи на вугілля в Китаї становили від 3,6 до 6,5 центів за кіловат-год у 2019 році.

Дослідження опубліковано як обкладинка журналу Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

& quot;Результати висвітлюють важливий момент переходу в енергетику не тільки для Китаю, але й для інших країн, коли комбіновані системи сонячної енергії та накопичення стають дешевшою альтернативою електроенергії, що працює на вугіллі, і більш сумісним з мережею варіантом," сказав Майкл Б. МакЕлрой, професор Гілберта Батлера з вивчення навколишнього середовища в Гарвардській школі інженерії та прикладних наук Джона А. Полсона (SEAS) і співавтор дослідження.

& quot;Сьогодні бездотаційна сонячна енергія стала дешевшою, ніж вугільна енергія в більшості районів Китаю, і ця конкурентоспроможна перевага незабаром пошириться на всю країну через розвиток технологій та зниження вартості," сказав Сі Лу, доцент Школи навколишнього середовища Університету Цінхуа і співавтор статті."Наші результати демонструють, що економічна конкурентоспроможність сонячної енергії в поєднанні з інвестиціями в системи зберігання може дати додаткові переваги для диспетчеризації мережі, що буде особливо важливим для роботи майбутніх електричних систем у Китаї."

Лу отримав ступінь Ph.D. закінчив Гарвардську Вищу школу мистецтв і наук і почав закладати основу для дослідження як докторант і науковий співробітник Гарвардського китайського проекту з енергетики, економіки та довкілля на базі SEAS.

Дослідницька група розробила інтегровану модель для оцінки потенціалу сонячної енергії в Китаї та її вартості в 2020-2060 роках. Модель спочатку враховує такі фактори, як використання землі по всьому Китаю, можливий нахил і відстань сонячних панелей, а також метеорологічні умови, такі як сонячна радіація та температура, щоб оцінити фізичний потенціал сонячної енергії як у просторі, так і в часі.

Потім команда інтегрувала інвестиційні витрати та швидкість технологічних змін, щоб охопити зростаючу конкурентоспроможність сонячної енергії порівняно з вугільною енергією зараз і в майбутньому. На основі цього дослідження було розроблено погодинну оптимізаційну модель для оцінки додаткових витрат на системи зберігання електроенергії, необхідні для згладжування коливань сонячної потужності, щоб її можна було інтегрувати в мережу, щоб відповідати попиту на електроенергію.

Дослідники вперше виявили, що фізичний потенціал сонячних фотоелементів, який включає в себе кількість сонячних панелей, які можна встановити і скільки сонячної енергії вони можуть генерувати, в Китаї досяг 99,2 петават-годин у 2020 році. Це більш ніж вдвічі більше, ніж у країні&№39 Загальне споживання енергії в усіх формах, включаючи не тільки електроенергію, а й паливо, що споживається безпосередньо транспортними засобами, заводами, опаленням будівель тощо. Результати показують, що сонячні фотоелектричні батареї є величезним ресурсом для декарбонізації Китаю'.

Потім вони продемонстрували його конкурентоспроможність за вартістю: 78,6% потенціалу в 2020 році дорівнюють або нижчі за поточні ціни на місцеву вугільну електроенергію, і ця частка буде зростати далі. Ця перевага у вартості означає, що Китай може інвестувати в ємності для зберігання, такі як батареї, і все ще рентабельно постачати 7,2 петават-годин або 43,2% попиту на електроенергію в країні до 2060 року.

& quot;Більшість зараз усвідомлює, що зміна клімату вимагає відходу від використання викопної енергії," сказав Кріс П. Нільсен, виконавчий директор Гарвардсько-китайського проекту та співавтор статті."Не так багато хто усвідомлює, що декарбонізація енергосистеми є основою, особливо коли все більше секторів стає електрифікованим, і що адаптація за допомогою сітки відновлюваної мінливості є найскладнішою частиною головоломки. Це'це величезний прорив, і не тільки для Китаю, якщо зберігання може зробити сонячну енергетичну мережу сумісною за конкурентоспроможною ціною."

& quot;Наше дослідження показує, що якщо витрати продовжуватимуть знижуватися, особливо на зберігання, можуть з’явитися можливості для живлення транспортних засобів, опалення чи охолодження будівель або виробництва промислових хімікатів, використовуючи сонячну енергію. Це розширить кліматичні та екологічні переваги сонячної енергії далеко за межі енергетичного сектору, як це традиційно уявлялося," сказав Ши Чен, один із перших авторів статті, який допоміг очолити дослідження як доктор філософії Цінхуа. студент і запрошений співробітник Гарвардського китайського проекту.

Співавторами цього дослідження були Чон Юй Чжан, Цзякон Лі, Хе Сю, Є Ву, Шусяо Ван, Фен Сон, Чу Вей, Кебін Хе та Цзімін Хао.

Ця робота була частково підтримана грантами Офісу президента Гарвардського університету та Гарвардського глобального інституту для Гарвардсько-китайського проекту з енергетики, економіки та довкілля.