Solarenergie kann bis 2060 in ganz China günstig und zuverlässig sein

Auf der bevorstehenden UN-Klimakonferenz in Glasgow, Schottland, wird China viel Aufmerksamkeit gewidmet. Als größter CO2-Emittent der Welt'sind Chinas Bemühungen zur Dekarbonisierung seines Energiesystems entscheidend für das Ziel, den Anstieg der globalen durchschnittlichen Oberflächentemperatur auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen.

China hat bereits große Zusagen gemacht, seine Energiesysteme auf erneuerbare Energien umzustellen, insbesondere die Stromerzeugung aus Sonnen-, Wind- und Wasserquellen. Es gibt jedoch viele Unbekannte über die Zukunft der Solarenergie in China, einschließlich der Kosten, der technischen Machbarkeit und der Netzverträglichkeit in den kommenden Jahrzehnten. Jüngste Prognosen über die Kosten des zukünftigen Solarenergiepotenzials in China stützen sich auf veraltete und überschätzte Kosten für Solarmodule und deren Installation sowie Speichertechnologien wie Lithium-Ionen-Batterien.

Wie viel wird Solarstrom in China in den kommenden Jahrzehnten wirklich kosten, einschließlich der Herausforderungen, die die inhärente Variabilität des Netzes mit sich bringt?

Forscher der Harvard University, der Tsinghua University in Peking, der Nankai University in Tianjin und der Renmin University of China in Peking haben herausgefunden, dass Solarenergie im Jahr 2060 43,2 % des Strombedarfs Chinas' bei weniger als zweieinhalb US-Dollar decken könnte Cent pro Kilowattstunde. Zum Vergleich: Die Kohlestromtarife in China lagen 2019 zwischen 3,6 und 6,5 Cent pro Kilowattstunde.

Die Forschung wird als Titelartikel der Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

& quot;Die Ergebnisse zeigen einen entscheidenden Punkt der Energiewende, nicht nur für China, sondern auch für andere Länder, an dem kombinierte Solarstrom- und Speichersysteme eine günstigere Alternative zu Kohlestrom und eine netzkompatiblere Option werden," sagte Michael B. McElroy, Gilbert-Butler-Professor für Umweltstudien an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) und korrespondierender Autor der Studie.

& quot;Heutzutage ist in den meisten Teilen Chinas subventionsfreier Solarstrom billiger als Kohlestrom, und dieser Wettbewerbsvorteil wird sich aufgrund von technologischen Fortschritten und Kostensenkungen bald auf das ganze Land ausdehnen," sagte Xi Lu, außerordentlicher Professor an der School of Environment der Tsinghua University und korrespondierender Autor des Papiers."Unsere Ergebnisse zeigen, dass die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit von Solarstrom in Kombination mit Investitionen in Speichersysteme zusätzliche Vorteile für den Netzeinsatz bringen könnte, der insbesondere für den Betrieb zukünftiger Stromsysteme in China wichtig sein wird.&Zitat;

Lu erhielt seinen Ph.D. von der Harvard Graduate School of Arts and Sciences und begann als Postdoc und wissenschaftlicher Mitarbeiter am SEAS-basierten Harvard China Project on Energy, Economy and Environment, die Grundlagen für die Studie zu legen.

Das Forschungsteam entwickelte ein integriertes Modell zur Bewertung des Solarenergiepotenzials in China und seiner Kosten von 2020 bis 2060. Das Modell berücksichtigt zunächst Faktoren wie Landnutzung in ganz China, mögliche Neigung und Abstände von Sonnenkollektoren sowie meteorologische Bedingungen wie Sonneneinstrahlung und Temperatur, um das physikalische Potenzial von Sonnenenergie über Raum und Zeit abzuschätzen.

Das Team integrierte dann die Investitionskosten und die Geschwindigkeit technologischer Veränderungen, um die sich entwickelnde Kostenwettbewerbsfähigkeit von Solarstrom gegenüber Kohlekraft jetzt und in Zukunft zu erfassen. Darauf aufbauend wurde in der Studie ein stündliches Optimierungsmodell entwickelt, um die zusätzlichen Kosten von Stromspeichern zu evaluieren, die erforderlich sind, um die Schwankungen der Solarleistung zu glätten, damit diese strombedarfsgerecht ins Netz integriert werden können.

Die Forscher fanden zunächst heraus, dass das physikalische Potenzial von Solar-PV, das beinhaltet, wie viele Sonnenkollektoren installiert werden können und wie viel Solarenergie sie erzeugen können, in China im Jahr 2020 99,2 Petawattstunden erreichte. Das ist mehr als das Doppelte des Landes's Gesamtenergieverbrauch in allen Formen, einschließlich nicht nur Strom, sondern auch Kraftstoffe, die direkt von Fahrzeugen, Fabriken, Gebäudeheizungen und mehr verbraucht werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Photovoltaik eine enorme Ressource für die Dekarbonisierung Chinas&ist.

Anschließend demonstrierten sie ihre Kostenwettbewerbsfähigkeit, wobei 78,6 % des Potenzials im Jahr 2020 gleich oder niedriger als die aktuellen Preise für lokalen Kohlestrom sind, ein Anteil, der weiter wachsen wird. Dieser Kostenvorteil bedeutet, dass China in Speicherkapazitäten wie Batterien investieren kann und bis 2060 immer noch 7,2 Petawattstunden oder 43,2 % des landesweiten Strombedarfs kostengünstig decken kann.

& quot;Die meisten erkennen jetzt, dass der Klimawandel eine Abkehr von der Nutzung fossiler Energie erfordert," sagte Chris P. Nielsen, geschäftsführender Direktor des Harvard-China-Projekts und Mitautor des Papiers."Nicht so vielen ist klar, dass die Dekarbonisierung des Stromsystems der Dreh- und Angelpunkt ist, insbesondere da immer mehr Sektoren elektrifiziert werden und dass die Anpassung an das Netz der erneuerbaren Variabilität der schwierigste Teil des Puzzles ist. Es'ein riesiger Durchbruch, nicht nur für China, wenn Speicher Solarstrom zu wettbewerbsfähigen Kosten netzfähig machen kann.&Zitat;

& quot;Unsere Untersuchungen zeigen, dass es bei weiter sinkenden Kosten, insbesondere für die Speicherung, Möglichkeiten geben könnte, Fahrzeuge anzutreiben, Gebäude zu heizen oder zu kühlen oder Industriechemikalien zu produzieren – alles unter Nutzung von Sonnenenergie. Damit würden die Klima- und Umweltvorteile der Solarenergie weit über den traditionell konzipierten Stromsektor hinausgehen," sagte Shi Chen, Co-Erstautor des Papiers, der die Studie als Tsinghua Ph.D. Student und Gastwissenschaftler am Harvard China Project.

Diese Studie wurde gemeinsam von Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He und Jiming Hao verfasst.

Diese Arbeit wurde teilweise durch Stipendien des Büros des Präsidenten der Harvard University und des Harvard Global Institute für das Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment unterstützt.