Solenergi kan være billig og pålitelig i hele Kina innen 2060

På den kommende FNs klimakonferanse i Glasgow, Skottland, vil mye oppmerksomhet rettes mot Kina. Som verdens's største CO2-utleder, vil Kina's innsats for å dekarbonisere energisystemet sitt være avgjørende for målet om å begrense økningen i den globale gjennomsnittlige overflatetemperaturen til 1,5 grader Celsius.

Kina har allerede gjort store forpliktelser til å omstille sine energisystemer til fornybar energi, spesielt kraftproduksjon fra sol-, vind- og vannkilder. Imidlertid er det mange ukjente om fremtiden til solenergi i Kina, inkludert kostnadene, tekniske gjennomførbarheten og nettkompatibiliteten i de kommende tiårene. Nylige fremskrivninger av kostnadene for fremtidig solenergipotensial i Kina har basert seg på utdaterte og overvurderte kostnader for solcellepaneler og installasjonen av dem, og lagringsteknologier som litiumionbatterier.

Hvor mye vil solenergi egentlig koste i Kina de neste tiårene, inkludert utfordringene dens iboende variasjon utgjør for nettet?

Forskere fra Harvard, Tsinghua University i Beijing, Nankai University i Tianjin og Renmin University of China i Beijing har funnet ut at solenergi kan gi 43,2 % av Kinas's strømbehov i 2060 på mindre enn to og et halvt USA cent per kilowattime. Til sammenligning varierte kullkrafttariffer i Kina 3,6 til 6,5 cent per kilowattime i 2019.

Forskningen er publisert som forsideartikkelen til Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

& quot;Funnene fremhever et avgjørende energiovergangspunkt, ikke bare for Kina, men for andre land, der kombinerte solenergi- og lagringssystemer blir et billigere alternativ til kullkraft og et mer nettkompatibelt alternativ," sa Michael B. McElroy, Gilbert Butler-professor i miljøstudier ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og medforfatter av studien.

& quot;I dag har subsidiefri solenergi blitt billigere enn kullkraft i de fleste deler av Kina, og denne kostnadskonkurransemessige fordelen vil snart utvide seg til hele landet på grunn av teknologiske fremskritt og kostnadsfall," sa Xi Lu, førsteamanuensis, School of Environment, Tsinghua University og medkorresponderende forfatter av papiret."Våre resultater viser at den økonomiske konkurranseevnen til solenergi kombinert med investeringer i lagringssystemer kan gi ekstra fordeler for nettutsendelse, noe som vil være spesielt viktig for drift av fremtidige elektriske systemer i Kina."

Lu fikk sin Ph.D. fra Harvard Graduate School of Arts and Sciences og begynte å legge grunnlaget for studiet som postdoktor og forskningsassistent ved det SEAS-baserte Harvard China Project on Energy, Economy and Environment.

Forskerteamet utviklet en integrert modell for å vurdere solenergipotensialet i Kina og kostnadene fra 2020-2060. Modellen tar først hensyn til faktorer som arealbruk i hele Kina, mulig tilt og avstand mellom solcellepaneler, og meteorologiske forhold som solstråling og temperatur for å estimere det fysiske potensialet til solenergi over både rom og tid.

Teamet integrerte deretter investeringskostnadene og hastigheten til teknologiske endringer for å fange opp den utviklende kostnadskonkurranseevnen til solkraft i forhold til kullkraft nå og i fremtiden. På grunnlag av dette grunnlaget utviklet studien en timebasert optimaliseringsmodell for å evaluere tilleggskostnadene til kraftlagringssystemer som er nødvendige for å jevne ut variasjonene i solenergi, slik at den kan integreres i nettet for å matche etterspørselen etter elektrisitet.

Forskerne fant først at det fysiske potensialet til solcellepaneler, som inkluderer hvor mange solcellepaneler som kan installeres og hvor mye solenergi de kan generere, i Kina nådde 99,2 petawattimer i 2020. Dette er mer enn det dobbelte av landet's totale forbruk av energi i alle former, inkludert ikke bare elektrisitet, men også drivstoff som forbrukes direkte av kjøretøy, fabrikker, bygningsoppvarming og mer. Funnene viser solenergi er en enorm ressurs for Kinas's avkarbonisering.

De demonstrerte deretter sin kostnadskonkurranseevne, med 78,6 % av potensialet i 2020 lik eller lavere enn gjeldende priser på lokal kullkraft, en andel som vil vokse ytterligere. Denne kostnadsfordelen betyr at Kina kan investere i lagringskapasitet, for eksempel batterier, og fortsatt kostnadseffektivt dekke 7,2 petawatt-timer eller 43,2 % av det landsdekkende elektrisitetsbehovet innen 2060.

& quot;De fleste innser nå at klimaendringer krever overgang bort fra bruk av fossil energi," sa Chris P. Nielsen, administrerende direktør for Harvard-China-prosjektet og medforfatter av avisen."Ikke så mange innser at avkarbonisering av kraftsystemet er nøkkelen, spesielt ettersom flere sektorer blir elektrifiserte, og at innkvartering ved nettet av fornybar variasjon er den tøffeste delen av puslespillet. Det'et stort gjennombrudd, og ikke bare for Kina, hvis lagring kan gjøre solenerginettkompatibel til en konkurransedyktig pris."

& quot;Vår forskning viser at hvis kostnadene fortsetter å synke, spesielt for lagring, kan det være muligheter for å drive kjøretøy, varme eller kjøle ned bygninger eller produsere industrielle kjemikalier, alt ved hjelp av solenergi. Dette vil utvide klima- og miljøfordelene ved solenergi langt utover kraftsektoren slik den tradisjonelt er tenkt," sa Shi Chen, co-første forfatter av papiret som var med på å lede studien som en Tsinghua Ph.D. student og gjestestipendiat ved Harvard China Project.

Denne forskningen ble medforfattet av Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He og Jiming Hao.

Dette arbeidet ble delvis støttet av tilskudd fra kontoret til presidenten for Harvard University og Harvard Global Institute til Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment.