Pekinas Universitātes pētnieku komanda ir publicējusi pirmo visaptverošo kvantitatīvo novērtējumu par to, kā klimata pārmaiņas ietekmēs Saules PV sistēmas globālā mērogā. Rezultāti ir publicēti prestižajā enerģētikas žurnālā Joule un liecina, ka temperatūras paaugstināšanās strauji pasliktinās Saules PV sistēmas fiziski, samazinās to paredzamo lietderīgās lietošanas laiku un būtiski palielinās saules elektroenerģijas izmaksas, radot nopietnu šķērsli pārejai uz tīru enerģiju visā pasaulē.
Pētījumu ar nosaukumu Klimata pārmaiņas visā pasaulē palielinās augstas{0}temperatūras riskus, degradāciju un jumta fotoelementu izmaksas, ko veica Pekinas Universitātes Progresīvās ražošanas un robotikas institūta komanda, kā arī daži pētnieki no citām valstīm.
Kritiskā aklā vieta plaukstošā nozarē
Saules fotoelementu (PV) tehnoloģijai, iespējams, būs izšķiroša nozīme globālajā dekarbonizācijas procesā. Pašlaik jumta PV sistēmas veido aptuveni 50% no pasaules kopējās uzstādītās PV jaudas un nodrošina aptuveni 50% no visa PV pieprasījuma līdz 2050. gadam. Jumta sistēmas parasti ir paredzētas ilgstošai -lietošanai, kas parasti kalpo 25–30 gadus.
Lai gan jumta sistēmas ir uzticams un drošs atjaunojamās enerģijas avots un ir noteikts kā “praktiski triecienizturīgs”, tās var kļūt neaizsargātas pret faktoriem, kurus tās cenšas mazināt, — klimata pārmaiņas. Ir zināms, ka paaugstināta temperatūra uz ierobežotu laika periodu izraisīs veiktspējas samazināšanos, tomēr pastāv vēl viens nopietnāks drauds ilgtermiņa uzticamībai; materiālu strauja nolietošanās (termo-mehāniskais nogurums), 'hidrolīze' un 'sadalīšanās, iedarbojoties UV gaismai'. Jumta PV sistēmām ir lielāks nekā vidējais paātrinātas termiskās degradācijas risks, jo ir ierobežots uzstādīšanas attālums, kā rezultātā samazinās gaisa plūsma dzesēšanas vajadzībām.
Starptautiskie PV komponentu uzticamības standarti, piemēram, IEC standarti, izmanto iepriekšējos klimata datus, lai noteiktu augstas{0}}temperatūras riska zonas. Mūsu pētījumi liecina, ka tas nav pietiekami labs, jo tas neņem vērā turpmāko sasilšanu, kas varētu apdraudēt globālos aktīvus triljoniem dolāru.
Revolucionāra metodoloģija un galvenie secinājumi
Lai novērstu šo plaisu, pētnieku grupa izstrādāja starpdisciplināru novērtējuma sistēmu. Lai noskaidrotu, cik labi jumta saules paneļi darbosies turpmākajos gados, mūsu komanda apkopoja dažas lietas: koriģētus klimata modeļus, modeli, kas parāda, kā saules paneļu materiāli laika gaitā sadalās, un modeli, kurā aplūkotas saistītās izmaksas. Tas ļaus mums simulēt jumta saules enerģijas ilgtermiņa veiktspēju un noskaidrot elektroenerģijas izmaksas, ko tā ražo dažādos turpmākos sasilšanas apstākļos.
Augstas{0}}temperatūras riska zonu paplašināšana:Pētījumā HTR definēts kā tad, kad paneļa darba temperatūra pārsniedz 70 grādus. Tajā konstatēts, ka HTR globālā ietekme ievērojami paplašināsies. Salīdzinot ar vēsturisko periodu, tiek prognozēts, ka jumta PV jaudas apjoms, kas pakļauts HTR, pieaugs par 29% saskaņā ar 2 grādu sasilšanas scenāriju un par 97% saskaņā ar 4 grādu scenāriju. Ir pierādīts, ka pašreizējie IEC standarti aptver tikai 74% un 48% no faktiskajām riska zonām saskaņā ar šiem attiecīgajiem nākotnes līgumiem, kas liecina par nopietnu nepietiekamu novērtēšanu.
Paātrināta degradācija un pieaugošās izmaksas:Paātrinātā novecošana tieši saīsina PV moduļu lietderīgās kalpošanas laiku, laika gaitā samazinot to kopējo enerģijas izvadi un palielinot LCOE. Saskaņā ar 2,5 grādu globālās sasilšanas scenāriju tiek prognozēts, ka jumta PV vidējais LCOE skartajās pilsētās visā pasaulē pieaugs par 4,8%, bet klimata{3}}jutīgākajos reģionos pieaugums sasniedz pat 20%. Pētījumā norādīts, ka šīs termiskās degradācijas ekonomiskā ietekme, visticamāk, ievērojami pārsniegs citu klimata faktoru, piemēram, saules starojuma izmaiņu, ietekmi.
Globālās nevienlīdzības saasināšanās:Pētījums izceļ dziļu "klimata nevienlīdzību" šī riska sadalījumā. Pasaules dienvidu reģioni,{1}}tostarp Dienvidāzija, Āfrika un Dienvidamerika,{2}}kuriem ir gan izšķiroša nozīme nākotnes FE paplašināšanā, gan, protams, ir karstākie, saskarsies ar vislielāko HTR iedarbību un vislielāko izmaksu pieaugumu. Turpretim attīstītās valstis, kas atrodas augstāk-platuma grādos, tiks ietekmētas mazāk. Tas nozīmē, ka jaunattīstības reģioni, kuriem bieži ir mazāka finansiālā noturība, pārejot enerģētikas jomā, saskarsies ar lielāku "klimata prēmiju", kas, iespējams, palielinās globālo nevienlīdzību attiecībā uz pieejamu tīru enerģiju.
Tālāk esošajā tabulā ir apkopota prognozētā ietekme dažādos sasilšanas scenārijos:
| Globālās sasilšanas scenārijs | Prognozētais PV kapacitātes pieaugums, kas pakļauts augstam{0}}temperatūras riskam (HTR) | Paredzamais vidējais elektroenerģijas izlīdzināto izmaksu (LCOE) pieaugums | Piezīme par standartu trūkumu |
|---|---|---|---|
| +2 grāds | +29% (salīdzinājumā ar vēsturisko periodu) | Dati modelēti +2.5 grāda scenārijam | Pašreizējie standarti attiecas tikai uz74%nākotnes riska zonām |
| +2.5 grāds | -- | +4.8%(ar reģionālo pieaugumu līdz 20%) | -- |
| +4 grāds | +97% (salīdzinājumā ar vēsturisko periodu) | -- | Pašreizējie standarti attiecas tikai uz48%nākotnes riska zonām |
Aicinājums rīkoties: atjaunināti standarti un mērķtiecīga inovācija
Reaģējot uz šiem atklājumiem, pētnieki nāca klajā ar skaidru aicinājumu politikas veidotājiem,{0}}standartu noteikšanas iestādēm un nozarei.
Raksta autori iesaka starptautiskām organizācijām, piemēram, IEC, par prioritāti noteikt produktu uzticamības testēšanas standartu atjaunināšanu, veidojot nākotnes klimata scenārijus, nevis paļaujoties uz pagātnes klimata datiem.
Turklāt autori aicina izstrādāt jaunas atjaunojamās enerģijas tehnoloģijas, tostarp izstrādāt nākamās paaudzes materiālus PV, ti, izstrādāt jaunus materiālus ar labāku termisko stabilitāti, tostarp modernākus perovskīta materiālus, kā arī modificēt instalācijas dizainu un sistēmas -līmeņa dzesēšanu, lai pārvaldītu siltuma stresu PV sistēmās.
Visbeidzot, ir noteikts, ka ir jāīsteno "taisnīgas pārejas" sistēma. Globālajai klimata un enerģētikas pārvaldības sistēmai ir jāatzīst un jārisina pastāvošā reģionālā nevienlīdzība, sniedzot lielāku atbalstu uzlabotas tehniskās nodošanas, uzlabota klimata finansējuma veidā un veidojot jaunattīstības valstu spējas, lai palīdzētu pārvaldīt papildu izmaksas un riskus, kas tām ir saistītas ar šo pāreju enerģētikas jomā.
Secinājums
Šis nozīmīgais Pekinas Universitātes pētījums rada kritisku trauksmi globālajai enerģētikas nozarei. Tas parāda, ka klimata pārmaiņas ir ne tikai izaicinājums, kas jāatrisina, izmantojot atjaunojamos enerģijas avotus, bet arī tiešs drauds to ekonomiskajai dzīvotspējai un ilgtermiņa darbībai{1}}. Lai nodrošinātu stabilu un taisnīgu pāreju uz tīru enerģiju, tagad ir aktīvi jāpielāgo pasaules saules infrastruktūra karstākajai pasaulei, ko tā palīdz radīt.
