La ricerca mostra che l’energia solare può essere economica e affidabile in tutta la Cina entro il 2060

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Credito: CC0 Pubblico Dominio

Alla prossima Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici a Glasgow, in Scozia, molta attenzione sarà concentrata sulla Cina. Come la più grande CO del mondo2 emettitore, 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 preso importanti impegni per la transizione dei suoi sistemi energetici verso le energie rinnovabili, in particolare la produzione di energia da fonti solari, eoliche e idroelettriche. Tuttavia, ci sono molte incognite sul futuro dell’energia solare in Cina, compresi i suoi costi, la fattibilità tecnica e la compatibilità della rete nei prossimi decenni. Le recenti proiezioni del costo del futuro potenziale dell’energia solare in Cina si basano su costi obsoleti e sopravvalutati dei pannelli solari e della loro installazione e su tecnologie di stoccaggio come le batterie agli ioni di litio.

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

I ricercatori di Harvard, della Tsinghua University di Pechino, della Nankai University di Tianjin e della 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 centesimi e mezzo per kilowatt- ora. Per fare un confronto, le tariffe dell’energia elettrica a carbone in Cina variavano da 3,6 a 6,5 ​​centesimi per kilowattora nel 2019.

La ricerca è pubblicata come articolo di copertina del Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS).

“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 alimentata a carbone e un’opzione più compatibile con la rete”, 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 corrispondente dello studio.

“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 del calo dei costi”, ha affermato Xi Lu, professore associato, scuola di Ambiente, Università di Tsinghua e co-autore corrispondente dell’articolo. “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 al progetto Harvard-Cina con sede al SEAS sull’energia, l’economia e l’ambiente.

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 prende innanzitutto in considerazione fattori come l’uso del suolo in tutta la Cina, la possibile inclinazione e spaziatura dei pannelli solari e le condizioni meteorologiche come la radiazione solare e la temperatura per stimare il potenziale fisico dell’energia solare nello spazio e 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 queste basi, 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 prima scoperto 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 99,2 petawattora nel 2020. Si tratta di più del doppio del consumo totale di energia in tutte le forme, compresa non solo l’elettricità ma anche i combustibili consumati direttamente dai veicoli, dalle fabbriche, dal 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 uguale o inferiore ai prezzi correnti dell’energia elettrica a carbone locale, 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 continuare a fornire a costi contenuti 7,2 petawattora o il 43,2% della domanda di elettricità a livello nazionale entro il 2060.

“La maggior parte ora si rende conto che il cambiamento climatico richiede la transizione dall’uso di energia fossile”, ha affermato Chris P. Nielsen, direttore esecutivo dell’Harvard-China Project e coautore dell’articolo. “Non così tanti si rendono conto che la decarbonizzazione del sistema elettrico è il fulcro, soprattutto quando più settori diventano elettrificati e che l’adattamento alla griglia della variabilità rinnovabile è la parte più difficile del puzzle. È un enorme passo avanti, e non solo per la Cina, se lo stoccaggio può rendere compatibile con la rete elettrica solare a un costo competitivo”.

“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 affermato Shi Chen, co-primo autore del documento che ha contribuito a condurre lo studio come Ph.D. Tsinghua. studente e visiting fellow presso l’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.


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