19 اکتبر 2021، توسط لیا باروز، دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد
در کنفرانس سازمان ملل متحد برای تغییر آب و هوا در گلاسکو اسکاتلند، توجه زیادی به چین معطوف شد. به عنوان بزرگترین تولیدکننده CO2 در جهان، تلاش‌های چین برای کربن زدایی سیستم انرژی این کشور برای محدود کردن افزایش متوسط دمای سطح جهانی تا 1.5 درجه سانتیگراد بسیار مهم خواهد بود.
چین در حال حاضر تعهدات بزرگی برای انتقال سیستم‌های انرژی خود به سمت تجدیدپذیرها، به ویژه تولید برق از منابع خورشیدی، بادی و آبی، اتخاذ کرده است. با این حال، ناشناخته‌های زیادی در مورد آینده انرژی خورشیدی در چین وجود دارد، از جمله هزینه، امکان سنجی فنی و سازگاری با شبکه در دهه‌های آینده. پیش‌بینی‌های اخیر از هزینه‌های احتمالی انرژی خورشیدی آینده در چین متکی به هزینه‌های قدیمی و بیش از حد برآورد شده صفحات خورشیدی و نصب آن‌ها و فناوری‌های ذخیره سازی مانند باتری‌های لیتیوم یونی است.
واقعا در دهه‌های آینده چقدر انرژی خورشیدی در چین هزینه می‌شود، از جمله چالش‌هایی که تنوع ذاتی آن برای شبکه ایجاد می‌کند؟
محققان دانشگاه هاروارد، دانشگاه Tsinghua در پکن، دانشگاه Nankai در تیانجین و دانشگاه Renmin چین در پکن دریافته‌اند که انرژی خورشیدی می‌تواند 43.2 درصد از نیازهای برق چین را در سال 2060 با کمتر از دو و نیم سنت آمریکا در هر کیلووات تامین کند. این تحقیق به عنوان مقاله جلد مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر شده است.
«مایکل بی مک مکروای» می‌گوید: «یافته‌ها یک نقطه مهم انتقال انرژی را نه تنها برای چین بلکه برای سایر کشورها برجسته می‌کند، که در آن سیستم‌های ذخیره انرژی خورشیدی و ذخیره جایگزین ارزان‌تری برای برق زغال سنگ و یک گزینه سازگارتر با شبکه می‌شود.»
شی لو، دانشیار محیط زیست، دانشگاه Tsinghua و نویسنده مشترک مقاله گفت: «امروز، انرژی خورشیدی بدون یارانه در اکثر نقاط چین ارزان‌تر از نیروگاه زغال سنگ شده است و این مزیت رقابتی مقرون به صرفه به زودی به دلیل پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه‌ها به کل کشور گسترش می‌یابد. نتایج ما نشان می‌دهد که رقابت اقتصادی انرژی خورشیدی همراه با سرمایه گذاری در سیستم‌های ذخیره سازی می‌تواند مزایای بیشتری برای اتصال به شبکه ایجاد کند، که برای عملکرد سیستم‌های الکتریکی آینده در چین بسیار مهم خواهد بود.»
تیم تحقیق یک مدل یکپارچه برای ارزیابی پتانسیل انرژی خورشیدی در چین و هزینه آن از سال 2020-2060 ایجاد کرد. مدل ابتدا عواملی مانند کاربری زمین در سراسر چین، شیب و فاصله احتمالی صفحات خورشیدی و شرایط هواشناسی مانند تابش خورشید و دما را برای برآورد پتانسیل فیزیکی انرژی خورشیدی در فضا و زمان در نظر می‌گیرد.
سپس تیم هزینه‌های سرمایه گذاری و سرعت تغییرات تکنولوژیکی را در نظر گرفت تا رقابت و هزینه رقابتی در حال توسعه انرژی خورشیدی را نسبت به قدرت زغال سنگ در حال حاضر و در آینده بررسی کند. با تکیه بر این پایه، این مطالعه یک مدل بهینه سازی ساعتی را برای ارزیابی هزینه‌های اضافی سیستم‌های ذخیره انرژی مورد نیاز برای هموارسازی تغییرات خروجی خورشیدی ایجاد کرد تا بتواند با شبکه مطابقت داشته باشد.
محققان در ابتدا دریافتند که پتانسیل فیزیکی PV خورشیدی، که شامل تعداد صفحات خورشیدی قابل نصب و میزان انرژی خورشیدی است، در چین در سال 2020 به 99.2 پتاوات ساعت رسید. این بیش از دو برابر کل مصرف کشور است. انرژی در همه اشکال، از جمله نه تنها برق بلکه سوخت‌هایی که مستقیماً توسط وسایل نقلیه، کارخانه‌ها، گرمایش ساختمان و موارد دیگر مصرف می‌شود. یافته‌ها نشان می‌دهد که PV خورشیدی منبع عظیمی برای کربن زدایی چین است.
آن‌ها سپس رقابت پذیری آن را به نمایش گذاشتند، زیرا 78.6 درصد از پتانسیل در سال 2020 برابر یا پایین‌تر از قیمت‌های فعلی نیروی زغال سنگ محلی است، که این سهم قرار است بیشتر رشد کند. این مزیت هزینه به این معناست که چین می‌تواند در ظرفیت ذخیره سازی مانند باتری سرمایه گذاری کند و همچنان مقرون به صرفه 7.2 پتاوات ساعت یا 43.2 درصد از تقاضای برق در سراسر کشور را تا سال 2060 تامین کند.
کریس پی نیلسن، مدیر اجرایی پروژه هاروارد-چین و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: «اکنون بسیاری متوجه شده‌اند که تغییرات آب و هوایی مستلزم دور شدن از استفاده از انرژی فسیلی است. بسیاری از مردم نمی‌دانند که کربن زدایی سیستم قدرت عامل اصلی است.
