На предстоящей конференции ООН по изменению климата в Глазго большое внимание будет уделено Китаю. Поскольку эта страна является крупнейшей в мире по выбросам CO2, усилия власти по декарбонизации своей энергетической системы будут иметь решающее значение для прекращения роста средней глобальной температуры.

         Китай уже взял на себя серьезные обязательства по переходу своих энергетических систем на возобновляемые источники энергии. Однако остается много неизвестного о будущем солнечной энергетики КНР, включая стоимость и техническую сторону.

         Сколько действительно будет стоить солнечная энергия в Китае в ближайшие десятилетия с учетом тех проблем, которые присущая ей изменчивость 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% потребностей Китая в электроэнергии в 2060 году по цене менее 2.5 центов за киловатт. Это стоимость с учетом эксплуатации 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 электросетями вариантом", – отметил Майкл Б. МакЭлрой, профессор Гарвардской школы 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 встроенную 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 в пространстве и времени.

         Затем команда учла инвестиционные затраты и быстроту технологических изменений, чтобы отразить растущую конкурентоспособность солнечной энергии по сравнению с угольной, как в настоящее время, так 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 устанавливаемых солнечных панелей и объем производимой ими электроэнергии) в Китае составляет 64.3 ГВт установленной мощности и 99,2 ПВт*ч. Это вдвое больше, чем общее потребление энергии в стране во всех формах, не только потребление электричества! Для сравнения, в конце 2020 года в Китае было установлено около 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 ПВт*ч, или 43,2% общенационального потребления электроэнергии к 2060 году. Это своего рода оптимальная величина, позволяющая обеспечить минимальную стоимость и, с другой стороны, легкую интеграцию солнечного поколения в энергосистему.

         «Наше исследование показывает, что если расходы будут и дальше снижаться, особенно на хранение энергии, могут появиться возможности для обеспечения солнечной энергией транспорт, теплоснабжение и охлаждение зданий или производство химикатов. Это перенесет климатические и экологические преимущества солнечной энергии далеко за пределы энергетического сектора», – отметил Ши Чен, еще один соавтор статьи.