يمكن أن تكون الطاقة الشمسية رخيصة الثمن وموثوقة في جميع أنحاء الصين بحلول عام 2060

في مؤتمر الأمم المتحدة المقبل لتغير المناخ في غلاسكو ، اسكتلندا ، سينصب الكثير من الاهتمام على الصين. نظرًا لكونها أكبر مصدر لانبعاث ثاني أكسيد الكربون في العالم ، فإن جهود الصين&لنزع الكربون من نظام الطاقة الخاص بها ستكون حاسمة لهدف الحد من ارتفاع متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض إلى 1.5 درجة مئوية.

تعهدت الصين بالفعل بالتزامات كبيرة بتحويل أنظمة الطاقة الخاصة بها إلى مصادر الطاقة المتجددة ، وخاصة توليد الطاقة من مصادر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية. ومع ذلك ، هناك العديد من الأمور المجهولة حول مستقبل الطاقة الشمسية في الصين ، بما في ذلك تكلفتها وجدوىها الفنية وتوافقها مع الشبكة في العقود القادمة. اعتمدت التوقعات الأخيرة لتكلفة إمكانات الطاقة الشمسية المستقبلية في الصين على التكاليف التي عفا عليها الزمن والمبالغة في تقديرها للألواح الشمسية وتركيبها وتقنيات التخزين مثل بطاريات الليثيوم.

كم ستكلف الطاقة الشمسية حقًا في الصين في العقود القادمة ، بما في ذلك التحديات التي يشكلها تباينها المتأصل على الشبكة؟

وجد باحثون من جامعة هارفارد وجامعة تسينغهوا في بكين وجامعة نانكاي في تيانجين وجامعة رينمين الصينية في بكين أن الطاقة الشمسية يمكن أن توفر 43.2٪ من الطلب على الكهرباء في الصين في عام 2060 في أقل من عامين ونصف في الولايات المتحدة سنتا لكل كيلووات ثور. للمقارنة ، تراوحت رسوم طاقة الفحم في الصين من 3.6 إلى 6.5 سنتًا للكيلوواط ساعة في عام 2019.

نُشر البحث كمقالة غلاف لوقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS).

& مثل ؛ تسلط النتائج الضوء على نقطة تحول طاقة حاسمة ، ليس فقط بالنسبة للصين ولكن بالنسبة للبلدان الأخرى ، حيث تصبح أنظمة الطاقة الشمسية والتخزين المدمجة بديلاً أرخص للكهرباء التي تعمل بالفحم وخيارًا أكثر توافقًا مع الشبكة ،&مثل ؛ قال مايكل ب. ماكلروي ، أستاذ جيلبرت بتلر للدراسات البيئية في كلية هارفارد جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) والمؤلف المشارك للدراسة.

& مثل ؛ اليوم ، أصبحت الطاقة الشمسية الخالية من الدعم أرخص من طاقة الفحم في معظم أنحاء الصين ، وستتوسع هذه الميزة التنافسية من حيث التكلفة قريبًا لتشمل الدولة بأكملها بسبب التقدم التكنولوجي وانخفاض التكلفة ،&مثل ؛ قال شي لو ، الأستاذ المساعد بكلية البيئة ، جامعة تسينغهوا والمؤلف المشارك للورقة.&مثل ؛ تظهر نتائجنا أن القدرة التنافسية الاقتصادية للطاقة الشمسية جنبًا إلى جنب مع الاستثمارات في أنظمة التخزين يمكن أن توفر فوائد إضافية لإرسال الشبكة ، والتي ستكون مهمة بشكل خاص لتشغيل الأنظمة الكهربائية المستقبلية في الصين.&مثل ؛

حصل لو على درجة الدكتوراه. من كلية الدراسات العليا للفنون والعلوم بجامعة هارفارد وبدأت في وضع الأساس للدراسة كزميل ما بعد الدكتوراه وباحث مشارك في مشروع هارفارد الصين للطاقة والاقتصاد والبيئة في SEAS.

طور فريق البحث نموذجًا متكاملًا لتقييم إمكانات الطاقة الشمسية في الصين وتكلفتها من 2020-2060. يأخذ النموذج أولاً في الاعتبار عوامل مثل استخدامات الأراضي في جميع أنحاء الصين ، والميل المحتمل للألواح الشمسية وتباعدها ، وظروف الأرصاد الجوية مثل الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة لتقدير الإمكانات المادية للطاقة الشمسية عبر كل من المكان والزمان.

ثم قام الفريق بدمج تكاليف الاستثمار وسرعة التغييرات التكنولوجية لالتقاط التكلفة التنافسية المتطورة للطاقة الشمسية بالنسبة إلى طاقة الفحم الآن وفي المستقبل. بناءً على هذا الأساس ، طورت الدراسة نموذجًا للتحسين لكل ساعة لتقييم التكاليف الإضافية لأنظمة تخزين الطاقة اللازمة لتنعيم الاختلافات في ناتج الطاقة الشمسية بحيث يمكن دمجها في الشبكة لتتناسب مع الطلب على الكهرباء.

وجد الباحثون في البداية أن الإمكانات المادية للطاقة الشمسية الكهروضوئية ، والتي تتضمن عدد الألواح الشمسية التي يمكن تركيبها وكمية الطاقة الشمسية التي يمكن أن تولدها ، وصلت في الصين إلى 99.2 بيتاوات في عام 2020. وهذا أكثر من ضعف البلد&# 39 ؛ إجمالي استهلاك الطاقة بجميع أشكالها ، بما في ذلك ليس فقط الكهرباء ولكن أيضًا الوقود الذي تستهلكه المركبات والمصانع وتدفئة المباني وغير ذلك. تظهر النتائج أن الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي مورد هائل لإزالة الكربون في الصين.

ثم أظهروا قدرتها التنافسية من حيث التكلفة ، حيث بلغت 78.6٪ من الإمكانات في عام 2020 مساوية أو أقل من الأسعار الحالية للطاقة المحلية التي تعمل بالفحم ، وهي حصة من المقرر أن تنمو أكثر. تعني ميزة التكلفة هذه أن الصين يمكن أن تستثمر في سعة التخزين ، مثل البطاريات ، ولا تزال توفر 7.2 بيتاواط / ساعة بشكل فعال من حيث التكلفة أو 43.2 ٪ من الطلب على الكهرباء في جميع أنحاء البلاد بحلول عام 2060.

& مثل ؛ يدرك معظمهم الآن أن تغير المناخ يتطلب الانتقال بعيدًا عن استخدام الطاقة الأحفورية ،&مثل ؛ قال كريس بي نيلسن ، المدير التنفيذي لمشروع هارفارد-الصين والمؤلف المشارك للصحيفة.&مثل ؛ لا يدرك الكثيرون أن إزالة الكربون من نظام الطاقة هو العمود الفقري ، خاصةً عندما تصبح المزيد من القطاعات مكهربة ، وأن التكييف بواسطة شبكة المتغيرات المتجددة هو أصعب جزء من اللغز. إنه&# 39 ؛ اختراق ضخم ، وليس فقط للصين ، إذا كان التخزين يمكن أن يجعل شبكة الطاقة الشمسية متوافقة بتكلفة تنافسية.&مثل ؛

& مثل ؛ يظهر بحثنا أنه إذا استمرت التكاليف في الانخفاض ، خاصة للتخزين ، فقد تكون هناك فرص لتشغيل المركبات أو تدفئة المباني أو تبريدها ، أو لإنتاج المواد الكيميائية الصناعية ، وكل ذلك باستخدام الطاقة الشمسية. سيؤدي ذلك إلى توسيع الفوائد المناخية والبيئية للطاقة الشمسية إلى ما هو أبعد من قطاع الطاقة كما هو متصور تقليديًا ،&مثل ؛ قال شي تشين ، المؤلف الأول المشارك للورقة والذي ساعد في قيادة الدراسة باعتباره دكتوراه في تسينغهوا. طالب وزميل زائر في مشروع هارفارد الصين.

شارك في تأليف هذا البحث كل من Chongyu Zhang و Jiacong Li و He Xu و Ye Wu و Shuxiao Wang و Feng Song و Chu Wei و Kebin He و Jiming Hao.

تم دعم هذا العمل جزئيًا بمنح من مكتب رئيس جامعة هارفارد ومعهد هارفارد العالمي لمشروع هارفارد-الصين للطاقة والاقتصاد والبيئة.