L'energia solare può essere economica e affidabile in tutta la Cina entro il 2060

Alla prossima Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici a Glasgow, in Scozia, molta attenzione sarà concentrata sulla Cina. In quanto'il più grande emettitore di CO2 al mondo, gli sforzi della Cina'per decarbonizzare il suo sistema energetico saranno fondamentali per l'obiettivo di limitare l'aumento della temperatura superficiale media globale a 1,5 gradi Celsius.

La Cina ha già assunto importanti impegni per la transizione dei suoi sistemi energetici verso le energie rinnovabili, in particolare la generazione di energia da fonti solari, eoliche e idroelettriche. Tuttavia, ci sono molte incognite sul futuro dell'energia solare in Cina, inclusi i suoi costi, la fattibilità tecnica e la compatibilità con la rete nei prossimi decenni. Le recenti proiezioni del costo del potenziale futuro dell'energia solare in Cina si sono basate su costi obsoleti e sovrastimati dei pannelli solari e della loro installazione e sulle tecnologie di stoccaggio come le batterie agli ioni di litio.

Quanto costerà realmente l'energia solare in Cina nei prossimi decenni, comprese le sfide che la sua intrinseca variabilità pone alla rete?

Ricercatori di Harvard, Tsinghua University di Pechino, Nankai University di Tianjin e Renmin University of China di Pechino hanno scoperto che l'energia solare potrebbe fornire il 43,2% della domanda di elettricità della Cina nel 2060 a meno di due anni e mezzo negli Stati Uniti. centesimi per kilowattora. Per fare un confronto, le tariffe per l'energia dal carbone in Cina variavano da 3,6 a 6,5 ​​centesimi per kilowattora nel 2019.

La ricerca è pubblicata come articolo di copertina degli Atti della National Academy of Sciences (PNAS).

& quot;I risultati evidenziano un punto cruciale di transizione energetica, non solo per la Cina ma per altri paesi, in cui l'energia solare combinata e i sistemi di accumulo diventano un'alternativa più economica all'elettricità a carbone e un'opzione più compatibile con la rete,&citazione; ha affermato Michael B. McElroy, Gilbert Butler Professor of Environmental Studies presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e co-autore dello studio.

& quot;Oggi, l'energia solare senza sovvenzioni è diventata più economica dell'energia a carbone nella maggior parte della Cina e questo vantaggio competitivo in termini di costi si estenderà presto all'intero paese a causa dei progressi tecnologici e della diminuzione dei costi," ha affermato Xi Lu, Professore Associato, School of Environment, Tsinghua University e co-autore del documento."I nostri risultati dimostrano che la competitività economica dell'energia solare combinata con gli investimenti nei sistemi di accumulo potrebbe fornire ulteriori vantaggi per il dispacciamento della rete, che sarà particolarmente importante per il funzionamento dei futuri sistemi elettrici in Cina."

Lu ha conseguito il dottorato di ricerca. dalla Harvard Graduate School of Arts and Sciences e ha iniziato a gettare le basi per lo studio come borsista post-dottorato e ricercatore associato presso l'Harvard China Project on Energy, Economy and Environment con sede a SEAS.

Il team di ricerca ha sviluppato un modello integrato per valutare il potenziale dell'energia solare in Cina e il suo costo nel periodo 2020-2060. Il modello tiene conto innanzitutto di fattori come l'uso del suolo in tutta la Cina, la possibile inclinazione e distanza dei pannelli solari e le condizioni meteorologiche come la radiazione solare e la temperatura per stimare il potenziale fisico dell'energia solare sia nello spazio che nel tempo.

Il team ha quindi integrato i costi di investimento e la velocità dei cambiamenti tecnologici per catturare l'evoluzione della competitività in termini di costi dell'energia solare rispetto all'energia a carbone, ora e in futuro. Basandosi su questa base, lo studio ha sviluppato un modello di ottimizzazione oraria per valutare i costi aggiuntivi dei sistemi di accumulo di energia necessari per attenuare le variazioni della produzione solare in modo che possa essere integrato nella rete per soddisfare la domanda di elettricità.

I ricercatori hanno scoperto per la prima volta che il potenziale fisico del solare fotovoltaico, che include quanti pannelli solari possono essere installati e quanta energia solare possono generare, in Cina ha raggiunto i 99,2 petawattora nel 2020. Questo è più del doppio del paese's consumo totale di energia in tutte le sue forme, inclusa non solo l'elettricità, ma anche i combustibili consumati direttamente da veicoli, fabbriche, riscaldamento degli edifici e altro ancora. I risultati mostrano che il solare fotovoltaico è un'enorme risorsa per la decarbonizzazione della Cina'.

Ne hanno poi dimostrato la competitività in termini di costi, con il 78,6% del potenziale nel 2020 pari o inferiore ai prezzi attuali dell'energia locale a carbone, una quota destinata a crescere ulteriormente. Questo vantaggio in termini di costi significa che la Cina può investire in capacità di stoccaggio, come le batterie, e fornire comunque 7,2 petawattora o il 43,2% della domanda di elettricità a livello nazionale entro il 2060.

& quot;La maggior parte ora si rende conto che il cambiamento climatico richiede la transizione dall'uso dell'energia fossile," ha affermato Chris P. Nielsen, direttore esecutivo dell'Harvard-China Project e coautore del documento."Non molti si rendono conto che la decarbonizzazione del sistema energetico è il fulcro, soprattutto perché più settori diventano elettrificati e che l'adattamento alla griglia della variabilità rinnovabile è la parte più difficile del puzzle.'Un enorme passo avanti, e non solo per la Cina, se lo stoccaggio può rendere compatibile la rete di energia solare a un costo competitivo."

& quot;La nostra ricerca mostra che se i costi continuano a diminuire, soprattutto per lo stoccaggio, potrebbero esserci opportunità per alimentare veicoli, riscaldare o raffreddare edifici o per produrre prodotti chimici industriali, il tutto utilizzando l'energia solare. Ciò estenderebbe i benefici climatici e ambientali dell'energia solare ben oltre il settore energetico come tradizionalmente concepito," ha detto Shi Chen, co-primo autore dell'articolo che ha contribuito a condurre lo studio come Tsinghua Ph.D. studente e visiting fellow all'Harvard China Project.

Questa ricerca è stata co-autrice di Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He e Jiming Hao.

Questo lavoro è stato in parte supportato da sovvenzioni dell'Office of the President dell'Università di Harvard e dell'Harvard Global Institute all'Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment.