انرژی خورشیدی می تواند تا سال 2060 در سراسر چین ارزان و قابل اعتماد باشد

در کنفرانس آتی تغییرات آب و هوایی سازمان ملل در گلاسکو، اسکاتلند، توجه زیادی به چین معطوف خواهد شد. به عنوان بزرگترین انتشار دهنده CO2 جهان'، تلاش های چین' برای کربن زدایی سیستم انرژی آن برای هدف محدود کردن افزایش میانگین دمای سطح جهانی به 1.5 درجه سانتیگراد حیاتی خواهد بود.

چین قبلاً تعهدات عمده‌ای برای انتقال سیستم‌های انرژی خود به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر، به‌ویژه تولید برق از منابع خورشیدی، بادی و آبی داشته است. با این حال، ناشناخته‌های زیادی در مورد آینده انرژی خورشیدی در چین وجود دارد، از جمله هزینه، امکان‌سنجی فنی و سازگاری با شبکه در دهه‌های آینده. پیش بینی های اخیر در مورد هزینه پتانسیل انرژی خورشیدی آینده در چین به هزینه های منسوخ و بیش از حد تخمین زده شده پانل های خورشیدی و نصب آنها و فناوری های ذخیره سازی مانند باتری های لیتیومیون متکی است.

واقعاً انرژی خورشیدی در چین در دهه‌های آینده چقدر هزینه خواهد داشت، از جمله چالش‌هایی که تنوع ذاتی آن برای شبکه ایجاد می‌کند؟

محققان دانشگاه هاروارد، دانشگاه Tsinghua در پکن، دانشگاه Nankai در تیانجین و دانشگاه Renmin چین در پکن دریافتند که انرژی خورشیدی می تواند 43.2 درصد از نیاز برق چین' را در سال 2060 در کمتر از دو و نیم ایالات متحده تامین کند. سنت در هر کیلووات ساعت برای مقایسه، تعرفه های برق زغال سنگ در چین بین 3.6 تا 6.5 سنت در هر کیلووات ساعت در سال 2019 بود.

این تحقیق به عنوان مقاله روی جلد Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.

& quot;یافته‌ها یک نقطه انتقال انرژی حیاتی را نه تنها برای چین بلکه برای سایر کشورها نشان می‌دهد که در آن سیستم‌های ترکیبی انرژی خورشیدی و ذخیره‌سازی جایگزین ارزان‌تری برای برق با سوخت زغال‌سنگ و گزینه‌ای سازگارتر با شبکه می‌شوند،" مایکل بی. مک الروی، پروفسور گیلبرت باتلر در مطالعات محیطی در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان آ. پاولسون (SEAS) و نویسنده مرتبط این مطالعه گفت.

& quot;امروزه انرژی خورشیدی بدون یارانه در بیشتر نقاط چین ارزانتر از انرژی زغال سنگ شده است و این مزیت رقابتی هزینه به زودی در کل کشور به دلیل پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه ها گسترش خواهد یافت،" شی لو، دانشیار دانشکده محیط زیست، دانشگاه Tsinghua و نویسنده همسو مقاله گفت."نتایج ما نشان می‌دهد که رقابت اقتصادی انرژی خورشیدی همراه با سرمایه‌گذاری در سیستم‌های ذخیره‌سازی می‌تواند مزایای بیشتری را برای ارسال شبکه فراهم کند، که به‌ویژه برای بهره‌برداری از سیستم‌های الکتریکی آینده در چین مهم خواهد بود."

لو دکترای خود را دریافت کرد. از دانشکده علوم و هنر هاروارد فارغ التحصیل شد و به عنوان یک همکار فوق دکترا و همکار پژوهشی در پروژه انرژی، اقتصاد و محیط زیست هاروارد چین مستقر در SEAS، مقدمات این مطالعه را آغاز کرد.

تیم تحقیقاتی یک مدل یکپارچه را برای ارزیابی پتانسیل انرژی خورشیدی در چین و هزینه آن از سال 2020 تا 2060 ایجاد کرد. این مدل ابتدا عواملی مانند کاربری های زمین در سراسر چین، شیب و فاصله احتمالی صفحات خورشیدی، و شرایط هواشناسی مانند تابش خورشیدی و دما را برای تخمین پتانسیل فیزیکی انرژی خورشیدی در فضا و زمان در نظر می گیرد.

سپس این تیم هزینه‌های سرمایه‌گذاری و سرعت تغییرات فن‌آوری را ادغام کرد تا رقابت‌پذیری هزینه‌های در حال تحول انرژی خورشیدی را نسبت به انرژی زغال‌سنگ در حال حاضر و در آینده به تصویر بکشد. بر اساس این پایه، این مطالعه یک مدل بهینه‌سازی ساعتی را برای ارزیابی هزینه‌های اضافی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مورد نیاز برای هموارسازی تغییرات خروجی خورشیدی به‌گونه‌ای که بتوان آن را در شبکه برای مطابقت با تقاضای برق ادغام کرد، توسعه داد.

محققان ابتدا دریافتند که پتانسیل فیزیکی PV خورشیدی، که شامل تعداد پنل های خورشیدی قابل نصب و میزان انرژی خورشیدی است که می توانند تولید کنند، در چین در سال 2020 به 99.2 پتاوات ساعت رسید. این بیش از دو برابر کشور است' مصرف کل انرژی در همه اشکال، از جمله نه تنها برق، بلکه سوخت مصرفی مستقیم توسط وسایل نقلیه، کارخانه ها، گرمایش ساختمان و غیره. یافته ها نشان می دهد که PV خورشیدی منبع عظیمی برای کربن زدایی چین' است.

آنها سپس رقابت پذیری آن را از نظر هزینه نشان دادند، با 78.6 درصد پتانسیل در سال 2020 برابر یا کمتر از قیمت های فعلی نیروگاه زغال سنگ محلی، سهمی که قرار است بیشتر رشد کند. این مزیت هزینه به این معنی است که چین می‌تواند در ظرفیت ذخیره‌سازی، مانند باتری‌ها سرمایه‌گذاری کند و همچنان ۷.۲ پتاوات ساعت یا ۴۳.۲ درصد تقاضای برق در سراسر کشور را تا سال ۲۰۶۰ به صورت مقرون‌به‌صرفه تامین کند.

& quot;اکنون اکثرا متوجه شده اند که تغییرات آب و هوایی مستلزم دور شدن از استفاده از انرژی فسیلی است،" کریس پی نیلسن، مدیر اجرایی پروژه هاروارد-چین و یکی از نویسندگان مقاله گفت." خیلی ها نمی دانند که کربن زدایی از سیستم قدرت محور اصلی است، به ویژه وقتی بخش های بیشتری برق می گیرند و تطبیق با شبکه تغییرپذیری تجدیدپذیر سخت ترین بخش این معما است.'؛ پیشرفت بزرگی است، و نه فقط برای چین، اگر ذخیره سازی بتواند با هزینه رقابتی با شبکه برق خورشیدی سازگار باشد."

& quot;تحقیقات ما نشان می‌دهد که اگر هزینه‌ها به‌ویژه برای ذخیره‌سازی همچنان کاهش یابد، می‌تواند فرصت‌هایی برای نیرو دادن به وسایل نقلیه، گرم کردن یا خنک کردن ساختمان‌ها یا تولید مواد شیمیایی صنعتی با استفاده از انرژی خورشیدی وجود داشته باشد. این امر مزیت‌های آب و هوایی و زیست‌محیطی انرژی خورشیدی را بسیار فراتر از بخش برق که به طور سنتی تصور می‌شد گسترش می‌دهد،" شی چن، نویسنده اول مقاله که به عنوان دکترای Tsinghua به هدایت مطالعه کمک کرد، گفت. دانشجو و همکار مدعو در پروژه هاروارد چین.

این تحقیق توسط Chongyu Zhang، Jiacong Li، He Xu، Ye Wu، Shuxiao Wang، Feng Song، Chu Wei، Kebin He و Jiming Hao انجام شده است.

این کار تا حدی توسط کمک های مالی دفتر رئیس دانشگاه هاروارد و موسسه جهانی هاروارد به پروژه هاروارد-چین در مورد انرژی، اقتصاد و محیط زیست حمایت شد.