Solenergi kan vara billig och pålitlig i hela Kina år 2060

Vid den kommande FN:s klimatkonferens i Glasgow, Skottland, kommer mycket uppmärksamhet att riktas mot Kina. Som världens's största CO2-utsläppare kommer Kinas's ansträngningar att avkolna sitt energisystem vara avgörande för målet att begränsa ökningen av den globala genomsnittliga yttemperaturen till 1,5 grader Celsius.

Kina har redan gjort stora åtaganden för att omvandla sina energisystem till förnybara energikällor, särskilt kraftgenerering från sol-, vind- och vattenkraftskällor. Det finns dock många okända uppgifter om framtiden för solenergi i Kina, inklusive dess kostnad, tekniska genomförbarhet och nätkompatibilitet under de kommande decennierna. De senaste prognoserna av kostnaden för framtida solenergipotential i Kina har förlitat sig på föråldrade och överskattade kostnader för solpaneler och deras installation, och lagringstekniker som litiumbatterier.

Hur mycket kommer solenergi egentligen att kosta i Kina under de kommande decennierna, inklusive de utmaningar som dess inneboende variation innebär för nätet?

Forskare från Harvard, Tsinghua University i Peking, Nankai University i Tianjin och Renmin University of China i Peking har funnit att solenergi skulle kunna tillhandahålla 43,2 % av Kinas's elbehov 2060 på mindre än två och ett halvt USA cent per kilowattimme. Som jämförelse varierade kolkrafttaxorna i Kina 3,6 till 6,5 cent per kilowattimme 2019.

Forskningen publiceras som omslagsartikel till Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

& quot;Fynden belyser en avgörande energiomvandlingspunkt, inte bara för Kina utan för andra länder, där kombinerade solenergi- och lagringssystem blir ett billigare alternativ till koleldad el och ett mer nätkompatibelt alternativ," sade Michael B. McElroy, Gilbert Butler-professorn i miljöstudier vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) och medförfattare till studien.

& quot;Idag har subventionsfri solenergi blivit billigare än kolkraft i de flesta delar av Kina, och denna kostnadskonkurrensfördel kommer snart att expandera till hela landet på grund av tekniska framsteg och kostnadsminskningar," sa Xi Lu, docent, School of Environment, Tsinghua University och medförfattare till tidningen."Våra resultat visar att den ekonomiska konkurrenskraften för solkraft i kombination med investeringar i lagringssystem kan ge extra fördelar för nätutskick, vilket kommer att vara särskilt viktigt för driften av framtida elsystem i Kina."

Lu tog sin doktorsexamen. från Harvard Graduate School of Arts and Sciences och började lägga grunden för studien som postdoktor och forskarassistent vid det SEAS-baserade Harvard China Project on Energy, Economy and Environment.

Forskargruppen utvecklade en integrerad modell för att bedöma solenergipotentialen i Kina och dess kostnader från 2020-2060. Modellen tar först hänsyn till faktorer som markanvändning i hela Kina, eventuell lutning och avstånd mellan solpaneler och meteorologiska förhållanden som solstrålning och temperatur för att uppskatta den fysiska potentialen för solenergi över både rum och tid.

Teamet integrerade sedan investeringskostnaderna och hastigheten för tekniska förändringar för att fånga den föränderliga kostnadskonkurrenskraften för solkraft i förhållande till kolkraft nu och i framtiden. Med utgångspunkt i denna grund utvecklade studien en timoptimeringsmodell för att utvärdera de extra kostnaderna för energilagringssystem som behövs för att jämna ut variationerna av solenergi så att den kan integreras i nätet för att matcha efterfrågan på el.

Forskarna fann först att den fysiska potentialen hos solceller, som inkluderar hur många solpaneler som kan installeras och hur mycket solenergi de kan generera, i Kina nådde 99,2 petawattimmar 2020. Detta är mer än dubbelt så mycket som landet's totala förbrukning av energi i alla former, inklusive inte bara el utan även bränslen som förbrukas direkt av fordon, fabriker, byggnadsuppvärmning med mera. Resultaten visar att solenergi är en enorm resurs för Kinas's avkolning.

De visade sedan sin kostnadskonkurrenskraft, med 78,6 % av potentialen 2020 lika med eller lägre än nuvarande priser på lokal koleldad kraft, en andel som kommer att växa ytterligare. Denna kostnadsfördel innebär att Kina kan investera i lagringskapacitet, såsom batterier, och fortfarande kostnadseffektivt leverera 7,2 petawattimmar eller 43,2 % av landets elefterfrågan till 2060.

& quot;De flesta inser nu att klimatförändringarna kräver en övergång bort från fossil energianvändning," sa Chris P. Nielsen, verkställande direktör för Harvard-China Project och medförfattare till tidningen."Det är inte lika många som inser att koldioxidutsläppen i kraftsystemet är nyckeln, särskilt när fler sektorer blir elektrifierade, och att boende via nätet av förnybar variabilitet är den tuffaste delen av pusslet. Det'ett stort genombrott, och inte bara för Kina, om lagring kan göra solkraftsnätkompatibelt till en konkurrenskraftig kostnad."

& quot;Vår forskning visar att om kostnaderna fortsätter att minska, särskilt för lagring, kan det finnas möjligheter att driva fordon, värma eller kyla byggnader eller att producera industriella kemikalier, allt med hjälp av solenergi. Detta skulle utvidga klimat- och miljöfördelarna med solenergi långt utanför kraftsektorn som traditionellt uppfattats," sade Shi Chen, medförfattare till uppsatsen som hjälpte till att leda studien som Tsinghua Ph.D. student och gäststipendiat vid Harvard China Project.

Denna forskning var medförfattare av Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He och Jiming Hao.

Detta arbete stöddes delvis av bidrag från kontoret för presidenten för Harvard University och Harvard Global Institute till Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment.