Solenergi kan være billig og pålidelig i hele Kina i 2060

Ved den kommende FN-klimakonference i Glasgow, Skotland, vil der være stor opmærksomhed på Kina. Som verdens's største CO2-udleder vil Kina's bestræbelser på at dekarbonisere sit energisystem være afgørende for målet om at begrænse stigningen i den globale gennemsnitlige overfladetemperatur til 1,5 grader Celsius.

Kina har allerede givet store tilsagn om at omstille sine energisystemer til vedvarende energi, især elproduktion fra sol-, vind- og hydrokilder. Der er dog mange ubekendte om fremtiden for solenergi i Kina, herunder dens omkostninger, tekniske gennemførlighed og netkompatibilitet i de kommende årtier. Nylige fremskrivninger af omkostningerne ved fremtidigt solenergipotentiale i Kina har været afhængige af forældede og overvurderede omkostninger til solpaneler og deres installation og lagringsteknologier som lithiumion-batterier.

Hvor meget vil solenergi egentlig koste i Kina i de kommende årtier, inklusive de udfordringer, dens iboende variation udgør for nettet?

Forskere fra Harvard, Tsinghua University i Beijing, Nankai University i Tianjin og Renmin University of China i Beijing har fundet ud af, at solenergi kunne levere 43,2 % af Kinas's elektricitetsbehov i 2060 på mindre end to og et halvt USA cents per kilowatttime. Til sammenligning varierede kulkrafttarifferne i Kina 3,6 til 6,5 cents per kilowatttime i 2019.

Forskningen er publiceret som forsideartikel til Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

& quot;Resultaterne fremhæver et afgørende energiomstillingspunkt, ikke kun for Kina, men for andre lande, hvor kombinerede solenergi- og lagringssystemer bliver et billigere alternativ til kulfyret elektricitet og en mere netkompatibel mulighed," sagde Michael B. McElroy, Gilbert Butler-professor i miljøstudier ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og medtilsvarende forfatter til undersøgelsen.

& quot;I dag er tilskudsfri solenergi blevet billigere end kulkraft i de fleste dele af Kina, og denne omkostningskonkurrencemæssige fordel vil snart udvides til hele landet på grund af teknologiske fremskridt og omkostningsfald," sagde Xi Lu, lektor, School of Environment, Tsinghua University og medtilsvarende forfatter til papiret."Vores resultater viser, at den økonomiske konkurrenceevne af solenergi kombineret med investeringer i lagersystemer kan give ekstra fordele for netafsendelse, hvilket vil være særligt vigtigt for driften af ​​fremtidige elektriske systemer i Kina."

Lu modtog sin ph.d. fra Harvard Graduate School of Arts and Sciences og begyndte at lægge grunden til studiet som postdoc og forskningsassistent ved det SEAS-baserede Harvard China Project on Energy, Economy and Environment.

Forskerholdet udviklede en integreret model til at vurdere solenergipotentialet i Kina og dets omkostninger fra 2020-2060. Modellen tager først hensyn til faktorer som arealanvendelse i hele Kina, mulig hældning og afstand mellem solpaneler og meteorologiske forhold som solstråling og temperatur for at estimere det fysiske potentiale af solenergi på tværs af både rum og tid.

Holdet integrerede derefter investeringsomkostningerne og hastigheden af ​​teknologiske ændringer for at fange solenergiens omkostningskonkurrenceevne i forhold til kulkraft nu og i fremtiden. Med udgangspunkt i dette grundlag udviklede undersøgelsen en timeoptimeringsmodel til at evaluere de ekstra omkostninger ved strømlagringssystemer, der er nødvendige for at udjævne variationerne af solenergi, så det kan integreres i nettet for at matche efterspørgslen efter elektricitet.

Forskerne fandt først ud af, at det fysiske potentiale af solcelleanlæg, som inkluderer hvor mange solpaneler der kan installeres, og hvor meget solenergi de kan generere, i Kina nåede 99,2 petawattimer i 2020. Det er mere end det dobbelte af landet' s samlede energiforbrug i alle former, herunder ikke kun elektricitet, men også brændstoffer, der forbruges direkte af køretøjer, fabrikker, bygningsopvarmning og meget mere. Resultaterne viser, at solceller er en enorm ressource for Kinas's dekarbonisering.

De demonstrerede derefter sin omkostningskonkurrenceevne med 78,6 % af potentialet i 2020 svarende til eller lavere end de nuværende priser på lokal kulkraft, en andel, der ventes at vokse yderligere. Denne omkostningsfordel betyder, at Kina kan investere i lagerkapacitet, såsom batterier, og stadig omkostningseffektivt levere 7,2 petawatt-timer eller 43,2 % af den landsdækkende efterspørgsel efter elektricitet i 2060.

& quot;De fleste indser nu, at klimaændringer kræver omstilling væk fra fossil energiforbrug," sagde Chris P. Nielsen, administrerende direktør for Harvard-China Project og medforfatter til avisen."Ikke så mange indser, at dekarbonisering af elsystemet er omdrejningspunktet, især efterhånden som flere sektorer bliver elektrificerede, og at indkvartering via nettet af vedvarende variabilitet er den sværeste del af puslespillet. Det'et kæmpe gennembrud, og ikke kun for Kina, hvis lagring kan gøre solenerginettet kompatibelt til en konkurrencedygtig pris."

& quot;Vores forskning viser, at hvis omkostningerne fortsætter med at falde, især til opbevaring, kan der være muligheder for at drive køretøjer, opvarme eller afkøle bygninger eller producere industrielle kemikalier, alt sammen ved hjælp af solenergi. Dette ville udvide klima- og miljøfordelene ved solenergi langt ud over elsektoren, som den traditionelt er opfattet," sagde Shi Chen, co-first forfatter af papiret, der hjalp med at lede undersøgelsen som en Tsinghua Ph.D. studerende og en gæstestipendiat ved Harvard China Project.

Denne forskning er medforfattet af Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He og Jiming Hao.

Dette arbejde blev delvist støttet af tilskud fra kontoret for præsidenten for Harvard University og Harvard Global Institute til Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment.