Солнечная энергия дешевле угольной на большей части территории Китая
На предстоящей конференции ООН по изменению климата в Глазго большое внимание будет уделено Китаю. Поскольку Китай является крупнейшим в мире эмитентом выбросов CO2, усилия Китая по декарбонизации своей энергетической системы будут иметь решающее значение для ограничения роста средней глобальной температуры 1,5 градусами Цельсия.
Китай уже взял на себя серьезные обязательства по переходу своих энергетических систем на возобновляемые источники энергии. Однако остаётся много неизвестного в части будущего солнечной энергетики КНР, включая стоимость, техническую осуществимость развёртывания и совместимость с сетевым хозяйством в ближайшие десятилетия.
Сколько на самом деле будет стоить солнечная энергия в Китае в ближайшие десятилетия с учётом тех проблем, которые присущая ей переменчивость ставит перед энергосистемой?
Исследователи из Гарварда, Университета Цинхуа в Пекине, Нанкайского университета в Тяньцзине и Китайского университета Жэньминь в Пекине обнаружили, что солнечная энергетика может обеспечить 43,2% потребности Китая в электроэнергии в 2060 году по цене менее двух с половиной центов США за киловатт-час. И это с учётом систем накопления энергии, обеспечивающих эффективную интеграцию солнечной генерации в энергосистему! Для сравнения: в 2019 году тарифы на угольную электроэнергию в Китае составляли от 3,6 до 6,5 центов за киловатт-час.
Исследование опубликовано в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
«Результаты указывают на критическую точку энергетического перехода не только для Китая, но и для других стран, когда комбинированные системы — солнечная генерация и накопители энергии — становятся более дешевой альтернативой угольной электроэнергии и более совместимым с сетями вариантом», — отметил Майкл Б. МакЭлрой, профессор в Гарвардской школе инженерных и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) и соавтор исследования.
«Сегодня солнечная энергетика без субсидий стала дешевле угольной на большей части территории Китая, и это конкурентное преимущество скоро распространится на всю страну из-за технологических достижений и снижения затрат», — добавил Си Лу, другой соавтор статьи, доцент Школы окружающей среды, Университет Цинхуа. «Наши результаты показывают, что экономическая конкурентоспособность солнечной энергетики в сочетании с инвестициями в системы хранения может обеспечить дополнительные преимущества для диспетчеризации сети, что будет особенно важно для работы будущих электрических систем в Китае».
Исследовательская группа разработала интегрированную модель для оценки потенциала солнечной энергии в Китае и ее стоимости в 2020-2060 годах. Модель учитывает такие факторы, как землепользование на всей территории КНР, возможный наклон и расстояние между солнечными панелями, а также метеорологические условия, такие как солнечное излучение и температура. Таким образом оценивался физический потенциал солнечной энергетики как в пространстве, так и во времени.
Затем команда учла инвестиционные затраты и скорость технологических изменений, чтобы отразить растущую конкурентоспособность солнечной энергии по сравнению с угольной в настоящее время и в будущем. Основываясь на этом фундаменте, была разработана модель почасовой оптимизации для оценки дополнительных затрат на системы накопления энергии, необходимые для сглаживания колебаний выработки солнечной энергетики.
Исследователи обнаружили, что физический потенциал солнечных фотоэлектрических систем (количество солнечных панелей, которые можно установить, и объём вырабатываемой ими электроэнергии) в Китае составляет 64300 ГВт установленной мощности и 99,2 петаватт-часов выработки. Это более чем вдвое превышает общее потребление энергии в стране во всех формах, не только потребление электричества! Для сравнения, в конце 2020 г в Китае было установлено примерно 254 ГВт солнечных электростанций, а к 2030 году, согласно недавнему прогнозу, их общая мощность может вырасти до 890 ГВт.
Таким образом, результаты показывают, что солнечная энергия — это огромный ресурс для декарбонизации Китая.
Затем авторы оценили конкурентоспособность этого потенциала с точки зрения затрат. Уже в 2021 году 78,6% солнечного потенциала может обеспечить электроэнергию по стоимости на уровне или ниже текущих цен на угольную электроэнергию, и эта доля будет расти. К 2023 году уже 100% солнечного потенциала достигнет ценового паритета с углем.
Это ценовое преимущество означает, что Китай может инвестировать в системы накопления энергии, такие как батареи, и, несмотря на эти существенные дополнительные затраты, экономически эффективно обеспечивать с помощью энергии солнца 7,2 петаватт-часов, или 43,2% общенационального потребления электроэнергии к 2060 году. Это своего рода оптимальная величина, позволяющая обеспечить минимальную стоимость и, с другой стороны, беспроблемную интеграцию солнечной генерации в энергосистему.
«Наше исследование показывает, что, если затраты продолжат снижаться, особенно на хранение энергии, могут появиться возможности для обеспечения солнечной энергией транспорта, теплоснабжения и охлаждения зданий или производства химикатов. Это расширит климатические и экологические преимущества солнечной энергии далеко за пределы энергетического сектора», — отметил Ши Чен, ещё один соавтор статьи.
Напомню, Китай планирует достичь углеродной нейтральности до 2060 года. Ключевую роль в этой трансформации будут играть возобновляемые источники энергии.
Автор: Владимир Сидорович