Pekino universiteto mokslininkų komanda paskelbė pirmąjį išsamų kiekybinį įvertinimą, kaip klimato kaita paveiks saulės fotovoltines sistemas pasauliniu mastu. Rezultatai buvo paskelbti prestižiniame energetikos žurnale „Joule“ ir parodė, kad kylant temperatūrai saulės PV sistemos greitai fiziškai pablogės, sumažės numatomas jų naudingo tarnavimo laikas ir labai padidės saulės energijos sąnaudos, sukurdamos rimtą kliūtį pereiti prie švarios energijos visame pasaulyje.
Pekino universiteto Pažangiosios gamybos ir robotikos instituto komanda kartu su kai kuriais tyrėjais iš kitų šalių atliko tyrimą, pavadintą Klimato kaita visame pasaulyje.
Kritinė akloji vieta klestinčioje pramonėje
Saulės fotovoltinės (PV) technologijos greičiausiai vaidins lemiamą vaidmenį visame pasaulyje siekiant sumažinti anglies dioksido kiekį. Šiuo metu stogo fotovoltinės sistemos sudaro maždaug 50 % visų pasaulyje įrengtų fotovoltinių elektrinių pajėgumų ir iki 2050 m. patenkins maždaug 50 % visos fotovoltinės energijos poreikio. Stogo sistemos paprastai yra skirtos ilgalaikiam -naudojimui, paprastai trunkančiam 25–30 metų.
Nors sistemos ant stogų yra patikimas ir saugus atsinaujinančios energijos šaltinis ir buvo nuspręsta, kad jos yra „praktiškai atsparios bomboms“{0}}, jos gali tapti pažeidžiamos tų pačių veiksnių, kuriuos jos siekia sušvelninti – klimato kaitos. Yra žinoma, kad dėl padidėjusios temperatūros našumas sumažės ribotą laiką, tačiau yra dar viena rimtesnė grėsmė ilgalaikiam{2}}patikimumui; greitas medžiagų gedimas dėl (termo-mechaninio nuovargio), „hidrolizės“ ir „skilimo veikiant UV šviesai“. Ant stogo įrengtoms PV sistemoms kyla didesnė nei vidutinė pagreitėjusios šiluminės degradacijos rizika dėl riboto įrengimo atstumo, dėl kurio sumažėja oro srautas aušinimo tikslais.
Tarptautiniai fotovoltinės komponentų patikimumo standartai, tokie kaip IEC, naudoja ankstesnius klimato duomenis, kad nustatytų didelės{0}}temperatūros rizikos sritis. Mūsų tyrimai rodo, kad tai nėra pakankamai gera, nes neatsižvelgiama į būsimą atšilimą, dėl kurio gali kilti pavojus trilijonams dolerių pasaulinio turto.
Novatoriška metodika ir pagrindinės išvados
Siekdama pašalinti šią spragą, tyrėjų komanda sukūrė tarpdisciplininę vertinimo sistemą. Kad išsiaiškintume, kaip gerai veiks ant stogo įrengtos saulės baterijos ateinančiais metais, mūsų komanda parengė kelis dalykus: pataisytus klimato modelius, modelį, rodantį, kaip laikui bėgant suyra saulės baterijų medžiagos, ir modelį, kuriame atsižvelgiama į susijusias išlaidas. Tai leis mums imituoti ilgalaikį saulės energijos ant stogo veikimą- ir apskaičiuoti elektros energijos kainą, kurią ji pagamina esant skirtingoms būsimo atšilimo sąlygoms.
Aukštos{0}}temperatūros rizikos zonų išplėtimas:Tyrimas apibrėžia HTR kaip kai skydo darbinė temperatūra viršija 70 laipsnių. Nustatyta, kad HTR pasaulinis pėdsakas smarkiai išaugs. Palyginti su istoriniu laikotarpiu, prognozuojama, kad ant stogo esančios PV pajėgumai, veikiami HTR, padidės 29 % pagal 2 laipsnių atšilimo scenarijų ir stulbinančius 97 % pagal 4 laipsnių scenarijų. Įrodyta, kad dabartiniai IEC standartai apima tik 74% ir 48% faktinių rizikos sričių pagal šiuos atitinkamus ateities sandorius, o tai rodo rimtą nepakankamą įvertinimą.
Pagreitėjęs degradavimas ir didėjančios išlaidos:Pagreitintas senėjimas tiesiogiai sutrumpina PV modulių naudingą tarnavimo laiką, laikui bėgant sumažindamas jų bendrą energijos išeigą ir padidindamas LCOE. Pagal 2,5 laipsnio visuotinio atšilimo scenarijų, vidutinis stogo PV LCOE paveiktuose miestuose visame pasaulyje turėtų padidėti 4,8 proc., o labiausiai klimatui{3}}jautriuose regionuose padidės iki 20 proc. Tyrime pažymima, kad šios šiluminės degradacijos ekonominis poveikis greičiausiai gerokai viršys kitų klimato veiksnių, pvz., saulės spinduliuotės pokyčių, poveikį.
Pasaulinės nelygybės paūmėjimas:Tyrimas atskleidžia didelę šios rizikos pasiskirstymo „klimato nelygybę“. Pasaulio pietų regionai-įskaitant Pietų Aziją, Afriką ir Pietų Ameriką-, kurie yra labai svarbūs būsimai fotovoltinės energijos plėtrai ir natūraliai karštesni, susidurs su didžiausiu HTR poveikiu ir didžiausiu išlaidų padidėjimu. Priešingai, didesnės platumos išsivysčiusios šalys bus mažiau paveiktos. Tai reiškia, kad besivystantys regionai, kurie dažnai turi mažesnį finansinį atsparumą, susidurs su didesne „klimato priemoka“ pereinant prie energetikos, o tai gali padidinti pasaulinę nelygybę gauti prieinamą švarią energiją.
Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinamas numatomas poveikis pagal skirtingus atšilimo scenarijus:
| Visuotinio atšilimo scenarijus | Prognozuojamas PV pajėgumo padidėjimas, kuriam kyla didelė{0}}temperatūros rizika (HTR) | Numatomas vidutinis išlygintos elektros energijos kainos (LCOE) padidėjimas | Pastaba dėl standartų spraga |
|---|---|---|---|
| +2 laipsnis | +29 % (palyginti su istoriniu laikotarpiu) | Duomenys sumodeliuoti pagal +2.5 laipsnio scenarijų | Galioja tik dabartiniai standartai74%ateities rizikos zonų |
| +2.5 laipsnis | -- | +4.8%(su regioniniu padidėjimu iki 20%) | -- |
| +4 laipsnis | +97 % (palyginti su istoriniu laikotarpiu) | -- | Galioja tik dabartiniai standartai48%ateities rizikos zonų |
Kvietimas imtis veiksmų: atnaujinti standartai ir sutelktos naujovės
Reaguodami į šias išvadas, tyrėjai paskelbė aiškų raginimą imtis veiksmų politikos formuotojams, standartus {0}nustatančioms institucijoms ir pramonei.
Straipsnio autoriai rekomenduoja tarptautinėms organizacijoms, tokioms kaip IEC, teikti pirmenybę produktų patikimumo testavimo standartų atnaujinimui, kuriant ateities klimato scenarijus, o ne pasikliaujant praeities klimato duomenimis.
Be to, autoriai ragina kurti naujas atsinaujinančios energijos technologijas, įskaitant naujos kartos medžiagų, skirtų PV, kūrimą, ty naujų medžiagų, turinčių geresnį terminį stabilumą, kūrimą, įskaitant pažangesnes perovskito medžiagas, taip pat modifikuoti įrenginio dizainą ir sistemos- lygio aušinimą, kad būtų galima valdyti PV sistemų šilumos įtampą.
Galiausiai nustatyta, kad reikia įgyvendinti „teisingo perėjimo“ sistemą. Pasaulinė klimato ir energetikos valdymo sistema turi pripažinti egzistuojančias regionines nelygybes ir jas spręsti, teikdama didesnę paramą stiprinant techninį perdavimą, didinant klimato kaitos finansavimą ir didinant besivystančių šalių gebėjimus padėti valdyti papildomas išlaidas ir riziką, susijusią su šiuo energijos perėjimu.
Išvada
Šis svarbus Pekino universiteto tyrimas skamba kritiniu pavojaus signalu pasauliniam energetikos sektoriui. Tai rodo, kad klimato kaita yra ne tik iššūkis, kurį reikia išspręsti naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius, bet ir tiesioginė grėsmė jų ekonominiam gyvybingumui ir ilgalaikiam{1}} veikimui. Norint užtikrinti tvirtą ir teisingą perėjimą prie švarios energijos dabar reikia aktyviai pritaikyti pasaulio saulės infrastruktūrą prie karštesnio pasaulio, kurį ji padeda sukurti.
