Tim istraživača sa Sveučilišta u Pekingu objavio je prvu sveobuhvatnu kvantifikaciju o tome kako će klimatske promjene utjecati na solarne PV sustave na globalnoj razini. Rezultati su objavljeni u prestižnom energetskom časopisu Joule i ukazali su na to da će sve veće temperature brzo fizički degradirati solarne PV sustave, smanjiti njihov očekivani vijek trajanja i značajno povećati troškove solarne električne energije, stvarajući ozbiljnu prepreku prijelazu na čistu energiju u cijelom svijetu.
Studiju pod nazivom Klimatske promjene povećat će-temperaturne rizike, degradaciju i troškove krovnih fotonaponskih sustava na globalnoj razini proveo je tim s Instituta za naprednu proizvodnju i robotiku Sveučilišta u Pekingu, zajedno s nekim istraživačima iz drugih zemalja.
Kritična slijepa točka u industriji koja raste
Solarna fotonaponska (PV) tehnologija vjerojatno će igrati ključnu ulogu u globalnom nastojanju za dekarbonizacijom. Trenutačno krovni fotonaponski sustavi čine približno 50% ukupnog svjetskog instaliranog fotonaponskog kapaciteta i osiguravaju približno 50% cjelokupne fotonaponske potražnje do 2050. Krovni sustavi obično su dizajnirani za dugo-upotrebu, obično traju između 25-30 godina.
Iako krovni sustavi pružaju pouzdan i siguran izvor obnovljive energije i utvrđeno je da su 'gotovo otporni na bombe', mogu postati osjetljivi na upravo one čimbenike koje žele ublažiti – klimatske promjene. Poznato je da će povišene temperature uzrokovati smanjenje performansi na ograničeno vremensko razdoblje, međutim postoji još jedna ozbiljnija prijetnja dugoročnoj-pouzdanosti; brzo propadanje materijala kroz (termo-mehanički zamor), 'hidrolizu' i 'razgradnju putem UV svjetla'. Krovni fotonaponski sustavi imaju veći od prosječnog rizika od ubrzane toplinske degradacije zbog ograničenog razmaka ugradnje što rezultira smanjenim protokom zraka u svrhu hlađenja.
Međunarodni standardi za pouzdanost fotonaponskih komponenti, poput onih iz IEC-a, koriste prošle klimatske podatke za određivanje područja rizika od visoke-temperature. Naše istraživanje pokazuje da to nije dovoljno dobro jer ne uzima u obzir buduće zagrijavanje, što bi moglo dovesti u opasnost bilijune dolara globalne imovine.
Revolucionarna metodologija i ključni nalazi
Kako bi riješio ovaj jaz, istraživački tim razvio je interdisciplinarni okvir za procjenu. Kako bismo utvrdili koliko će krovni solarni paneli dobro funkcionirati u godinama koje dolaze, naš tim sastavio je nekoliko stvari: ispravljene klimatske modele, model koji pokazuje kako se materijali solarnih panela razgrađuju tijekom vremena i model koji gleda na uključene troškove. To nam omogućuje da simuliramo dugoročnu-izvedbu krovne solarne energije i izračunamo cijenu električne energije koju proizvodi pod različitim budućim uvjetima zagrijavanja.
Proširenje zona rizika od visoke-temperature:Studija definira HTR kao kada radna temperatura ploče prelazi 70 stupnjeva. Otkriva da će se globalni otisak HTR-a dramatično proširiti. U usporedbi s povijesnim razdobljem, predviđa se da će se volumen krovnih PV kapaciteta izloženih HTR-u povećati za 29% u scenariju zagrijavanja od 2 stupnja i za nevjerojatnih 97% u scenariju od 4 stupnja. Pokazalo se da trenutačni IEC standardi obuhvaćaju samo 74% i 48% stvarnih područja rizika u tim budućim ugovorima, što ukazuje na ozbiljno podcjenjivanje.
Ubrzana degradacija i sve veći troškovi:Ubrzano starenje izravno skraćuje korisni životni vijek PV modula, smanjujući njihovu ukupnu izlaznu energiju tijekom vremena i povećavajući LCOE. Prema scenariju globalnog zatopljenja od 2,5 stupnjeva, predviđa se da će prosječni LCOE za krovne PV u pogođenim gradovima na globalnoj razini porasti za 4,8%, s porastom u klimatski-najosjetljivijim regijama do 20%. Studija napominje da će ekonomski učinak ove toplinske degradacije vjerojatno daleko nadmašiti utjecaj drugih klimatskih čimbenika poput promjena sunčevog zračenja.
Pogoršanje globalne nejednakosti:Istraživanje naglašava duboku "klimatsku nejednakost" u raspodjeli ovog rizika. Regije na globalnom jugu-uključujući Južnu Aziju, Afriku i Južnu Ameriku-koje su ključne za buduću ekspanziju PV-a i prirodno toplije, suočit će se s najvećom izloženošću HTR-u i najvećim povećanjem troškova. Nasuprot tome, razvijene nacije veće{4}}geografske širine bit će manje pogođene. To znači da će se regije u razvoju, koje često imaju manju financijsku otpornost, suočiti s većom "klimatskom premijom" za svoju energetsku tranziciju, što potencijalno povećava globalne nejednakosti u pristupu pristupačnoj čistoj energiji.
Tablica u nastavku sažima projicirane utjecaje prema različitim scenarijima zagrijavanja:
| Scenarij globalnog zatopljenja | Predviđeno povećanje PV kapaciteta izloženog visokom{0}}temperaturnom riziku (HTR) | Procijenjeno prosječno povećanje izravnate cijene električne energije (LCOE) | Napomena o nedostatku standarda |
|---|---|---|---|
| +2 stupanj | +29% (u odnosu na povijesno razdoblje) | Podaci modelirani za +2.5 stupanj scenarija | Trenutačni standardi pokrivaju samo74%budućih rizičnih područja |
| +2.5 stupanj | -- | +4.8%(s regionalnim povećanjem do 20%) | -- |
| +4 stupanj | +97% (u odnosu na povijesno razdoblje) | -- | Trenutačni standardi pokrivaju samo48%budućih rizičnih područja |
Poziv na akciju: ažurirani standardi i usmjerena inovacija
Kao odgovor na te nalaze, istraživači su objavili jasan poziv na akciju kreatorima politike, tijelima koja-postavljaju standarde i industriji.
Autori članka preporučuju međunarodnim organizacijama poput IEC-a daju prioritet ažuriranju standarda testiranja pouzdanosti proizvoda stvaranjem budućih klimatskih scenarija umjesto oslanjanja na klimatske podatke iz prošlosti.
Dodatno, autori pozivaju na razvoj novih tehnologija obnovljivih izvora energije, uključujući razvoj materijala sljedeće-generacije za PV, tj. razvoj novih materijala koji imaju bolju toplinsku stabilnost, uključujući naprednije perovskitne materijale, kao i modificiranje dizajna instalacije i hlađenje-na razini sustava za upravljanje toplinskim stresom na PV sustavima.
Na kraju, utvrđeno je da je potrebno implementirati okvir "pravedne tranzicije". Globalni sustav upravljanja klimom i energijom mora priznati i riješiti regionalne nejednakosti koje postoje pružanjem veće potpore u obliku poboljšanog tehničkog prijenosa, poboljšanog financiranja klimatskih promjena i izgradnje kapaciteta zemalja u razvoju za pomoć u upravljanju dodatnim troškovima i rizicima povezanima s ovom energetskom tranzicijom za njih.
Zaključak
Ova značajna studija Pekinškog sveučilišta predstavlja kritični alarm za globalni energetski sektor. Pokazuje da klimatske promjene nisu samo izazov koji treba riješiti obnovljivim izvorima energije, već i izravna prijetnja njihovoj ekonomskoj održivosti i dugoročnom-učinku. Osiguravanje robusne i pravedne tranzicije čiste energije sada zahtijeva proaktivnu prilagodbu svjetske solarne infrastrukture toplijem svijetu koji ona pomaže stvoriti.
