Sólarorka getur verið ódýr og áreiðanleg í Kína árið 2060

Á komandi loftslagsráðstefnu Sameinuðu þjóðanna í Glasgow í Skotlandi verður mikil athygli beint að Kína. Þar sem' er stærsti koltvísýringslosandi'heimsins, mun viðleitni Kína' til að kolefnislosa orkukerfi sitt vera mikilvæg fyrir það markmið að takmarka hækkun á meðalhita á heimsvísu við 1,5 gráður á Celsíus.

Kína hefur þegar skuldbundið sig til að breyta orkukerfi sínu í endurnýjanlega orku, sérstaklega orkuvinnslu frá sól, vindi og vatnsveitum. Hins vegar er margt óþekkt um framtíð sólarorku í Kína, þar á meðal kostnað hennar, tæknilega hagkvæmni og samhæfni nets á næstu áratugum. Nýlegar áætlanir um kostnað við framtíðarmöguleika sólarorku í Kína hafa reitt sig á úreltan og ofmetinn kostnað við sólarrafhlöður og uppsetningu þeirra, og geymslutækni eins og litíumrafhlöður.

Hversu mikið mun sólarorka raunverulega kosta í Kína á næstu áratugum, þar með talið þær áskoranir sem eðlislægur breytileiki hennar hefur í för með sér fyrir netið?

Vísindamenn frá Harvard, Tsinghua háskólanum í Peking, Nankai háskólanum í Tianjin og Renmin háskólanum í Kína í Peking hafa komist að því að sólarorka gæti veitt 43,2% af raforkuþörf Kínaࠌ á innan við tveimur og hálfum Bandaríkjunum sent á hverja kílóvattstund. Til samanburðar voru gjaldskrár kolaorku í Kína á bilinu 3,6 til 6,5 sent á kílóvattstund árið 2019.

Rannsóknin er birt sem forsíðugrein Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

& quot; Niðurstöðurnar undirstrika mikilvæga orkuskipti, ekki aðeins fyrir Kína heldur fyrir önnur lönd, þar sem sameinað sólarorku- og geymslukerfi verða ódýrari valkostur við koleldað rafmagn og samhæfari valkost fyrir net," sagði Michael B. McElroy, Gilbert Butler prófessor í umhverfisfræðum við Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og samsvarandi höfundur rannsóknarinnar.

& quot;Í dag er styrklaus sólarorka orðin ódýrari en kolaorka í flestum hlutum Kína og þetta kostnaðarsamkeppnisforskot mun brátt stækka til alls landsins vegna tækniframfara og kostnaðarlækkunar," sagði Xi Lu, dósent, umhverfisdeild við Tsinghua háskólann og samsvarandi höfundur blaðsins."Niðurstöður okkar sýna fram á að efnahagsleg samkeppnishæfni sólarorku ásamt fjárfestingum í geymslukerfum gæti veitt auka ávinning fyrir netsendingu, sem mun vera sérstaklega mikilvægt fyrir rekstur framtíðar rafkerfa í Kína."

Lu hlaut Ph.D. frá Harvard Graduate School of Arts and Sciences og byrjaði að leggja grunn að náminu sem nýdoktor og rannsóknarfélagi við SEAS byggt Harvard China Project on Energy, Economy and Environment.

Rannsóknarteymið þróaði samþætt líkan til að meta möguleika sólarorku í Kína og kostnað við það frá 2020-2060. Líkanið tekur fyrst tillit til þátta eins og landnotkunar um allt Kína, hugsanlegrar halla og bils sólarrafhlöðu og veðurfræðilegra aðstæðna eins og sólargeislunar og hitastig til að meta líkamlega möguleika sólarorku yfir bæði rúm og tíma.

Teymið samþætti síðan fjárfestingarkostnað og hraða tæknibreytinga til að ná fram vaxandi samkeppnishæfni sólarorku miðað við kolaorku nú og í framtíðinni. Byggt á þessum grunni þróaði rannsóknin klukkutíma hagræðingarlíkan til að meta viðbótarkostnað við rafgeymslukerfi sem þarf til að jafna afbrigði sólarorku þannig að hægt sé að samþætta það inn í netið til að passa við eftirspurn eftir raforku.

Rannsakendur komust fyrst að því að eðlisfræðilegir möguleikar PV sólarorku, sem felur í sér hversu margar sólarplötur er hægt að setja upp og hversu mikla sólarorku þær geta framleitt, í Kína náði 99,2 petawattstundum árið 2020. Þetta er meira en tvöfalt meira en landið's heildarnotkun á orku í öllum myndum, þar með talið ekki aðeins rafmagni heldur einnig eldsneyti sem notað er beint af farartækjum, verksmiðjum, húshitun og fleira. Niðurstöðurnar sýna að sólarorka er gríðarleg auðlind fyrir kolefnislosun Kína'.

Þeir sýndu síðan kostnaðarsamkeppnishæfni þess, með 78,6% af möguleikunum árið 2020 jafn eða lægra en núverandi verð á staðbundnu kolaorku, hlutur sem átti eftir að vaxa enn frekar. Þessi kostnaðarkostur þýðir að Kína getur fjárfest í geymslugetu, svo sem rafhlöðum, en samt á hagkvæman hátt séð fyrir 7,2 petavattstundum eða 43,2% af raforkuþörf um allt land fyrir árið 2060.

& quot;Flestir gera sér nú grein fyrir því að loftslagsbreytingar krefjast þess að hverfa frá jarðefnaorkunotkun," sagði Chris P. Nielsen, framkvæmdastjóri Harvard-Kína verkefnisins og meðhöfundur blaðsins."Ekki eins margir gera sér grein fyrir því að kolefnislosun raforkukerfisins er lykillinn, sérstaklega eftir því sem fleiri geirar verða rafvæddir, og að gisting við net endurnýjanlegrar breytileika er erfiðasti hluti þrautarinnar. Það'gífurleg bylting, og ekki bara fyrir Kína, ef geymsla getur gert sólarorkukerfi samhæft á samkeppnishæfu verði."

& quot;Rannsóknir okkar sýna að ef kostnaður heldur áfram að lækka, sérstaklega fyrir geymslu, gætu verið tækifæri til að knýja ökutæki, hita eða kæla byggingar eða framleiða iðnaðarefni, allt með sólarorku. Þetta myndi auka loftslags- og umhverfisávinning sólarorku langt út fyrir orkugeirann eins og hefðbundið er hugsað," sagði Shi Chen, annar fyrsti höfundur blaðsins sem hjálpaði til við að leiða rannsóknina sem Tsinghua Ph.D. nemandi og heimsóknarfélagi við Harvard China Project.

Þessi rannsókn var meðhöfundur af Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He og Jiming Hao.

Þetta starf var stutt að hluta til með styrkjum frá skrifstofu forseta Harvard háskólans og Harvard Global Institute til Harvard-Kína verkefnisins um orku, efnahag og umhverfi.