Pekingin yliopiston tutkijaryhmä on julkaissut ensimmäisen kattavan kvantifioinnin siitä, miten ilmastonmuutos vaikuttaa aurinkosähköjärjestelmiin maailmanlaajuisesti. Tulokset on julkaistu arvostetussa Joule-energialehdessä, ja ne ovat osoittaneet, että lämpötilan nousu heikentää aurinkosähköjärjestelmiä nopeasti fyysisesti, lyhentää niiden odotettua käyttöikää ja lisää merkittävästi aurinkosähkön kustannuksia, mikä muodostaa vakavan esteen siirtymiselle puhtaaseen energiaan maailmanlaajuisesti.
Pekingin yliopiston Advanced Manufacturing and Robotics Instituten tiimi yhdessä muiden maiden tutkijoiden kanssa teki tutkimuksen, jonka nimi on Ilmastonmuutos lisää korkeita{0}}lämpötilojen riskejä, rappeutumista ja katto aurinkosähkön kustannuksia maailmanlaajuisesti.
Kriittinen sokea piste kukoistavalla alalla
Aurinkosähköteknologialla (PV) on todennäköisesti ratkaiseva rooli maailmanlaajuisessa pyrkimyksessä vähentää hiilidioksidia. Tällä hetkellä katolla olevat aurinkosähköjärjestelmät muodostavat noin 50 % maailman asennetusta aurinkosähkökapasiteetista ja vastaavat noin 50 % kaikesta aurinkosähkön kysynnästä vuoteen 2050 mennessä. Kattojärjestelmät on yleensä suunniteltu pitkäaikaiseen käyttöön, joka kestää tyypillisesti 25–30 vuotta.
Vaikka kattojärjestelmät tarjoavat luotettavan ja turvallisen uusiutuvan energian lähteen, ja niiden on todettu olevan "käytännöllisesti katsoen pomminkestäviä"{0}}, ne voivat olla haavoittuvia juuri niille tekijöille, joita ne pyrkivät lieventämään, eli ilmastonmuutokseen. Tiedetään, että kohonneet lämpötilat heikentävät suorituskykyä rajoitetuksi ajaksi, mutta on olemassa toinenkin vakavampi uhka pitkän aikavälin luotettavuudelle. materiaalien nopea heikkeneminen (termo-mekaaninen väsyminen), "hydrolyysi" ja "hajoaminen UV-valon vaikutuksesta". Katolla olevilla aurinkosähköjärjestelmillä on keskimääräistä suurempi riski nopeutettuun lämmön hajoamiseen, koska asennusväli on rajoitettu ja mikä johtaa heikentyneeseen ilmavirtaan jäähdytystarkoituksiin.
Kansainväliset aurinkosähkökomponenttien luotettavuutta koskevat standardit, kuten IEC:n standardit, käyttävät aikaisempia ilmastotietoja korkean{0}}lämpötilojen riskialueiden määrittämiseen. Tutkimuksemme osoittavat, että tämä ei ole tarpeeksi hyvä, koska siinä ei oteta huomioon tulevaa lämpenemistä, mikä voisi vaarantaa biljoonien dollareiden arvoisen globaalin omaisuuden.
Uraauurtava metodologia ja keskeiset havainnot
Tämän puutteen korjaamiseksi tutkimusryhmä kehitti tieteidenvälisen arviointikehyksen. Selvittääksemme, kuinka hyvin katolla olevat aurinkopaneelit toimivat tulevina vuosina, tiimimme kokosi muutamia asioita: korjatut ilmastomallit, mallin, joka näyttää kuinka aurinkopaneelimateriaalit hajoavat ajan myötä, ja mallin, joka tarkastelee niihin liittyviä kustannuksia. Tämän avulla voimme simuloida kattoaurinkoenergian pitkän aikavälin suorituskykyä-ja selvittää sen tuottaman sähkön hinta erilaisissa tulevissa lämpenemisolosuhteissa.
Korkean{0}}lämpötilojen riskivyöhykkeiden laajentaminen:Tutkimus määrittelee HTR:n kun paneelin käyttölämpötila ylittää 70 astetta. Se havaitsee, että HTR:n globaali jalanjälki kasvaa dramaattisesti. Historialliseen ajanjaksoon verrattuna HTR:lle altistetun kattosähkökapasiteetin määrän ennustetaan kasvavan 29 % 2 asteen lämpenemisskenaariossa ja huikeat 97 % 4 asteen skenaariossa. Nykyisten IEC-standardien on osoitettu kattavan vain 74 % ja 48 % näiden vastaavien futuurien todellisista riskialueista, mikä osoittaa vakavan aliarvioinnin.
Nopeutettu hajoaminen ja nousevat kustannukset:Nopeutettu vanheneminen lyhentää suoraan aurinkosähkömoduulien käyttöikää, mikä vähentää niiden kokonaisenergiantuotantoa ajan myötä ja nostaa LCOE:tä. 2,5 asteen ilmaston lämpenemisskenaariossa kattosähkön keskimääräisen LCOE:n ennustetaan nousevan 4,8 % ilmaston herkimmillä{3}}alueilla ilmastonmuutoksen vaikutuksesta kärsivissä kaupungeissa maailmanlaajuisesti jopa 20 %. Tutkimuksessa todetaan, että tämän lämpöhajoamisen taloudellinen vaikutus on todennäköisesti paljon suurempi kuin muiden ilmastotekijöiden, kuten auringonsäteilyn muutosten, vaikutukset.
Globaalin eriarvoisuuden paheneminen:Tutkimus korostaa syvää "ilmaston epätasa-arvoa" tämän riskin jakautumisessa. Globaalin etelän alueet-mukaan lukien Etelä-Aasia, Afrikka ja Etelä-Amerikka-, jotka ovat sekä ratkaisevia tulevaisuuden aurinkosähkölaajennukselle että luonnollisesti kuumempia, kohtaavat eniten HTR-altistuksen ja jyrkimmän kustannusten nousun. Sen sijaan korkeammalla{4}}leveysasteella sijaitseviin kehittyneisiin maihin tämä vaikuttaa vähemmän. Tämä tarkoittaa, että kehittyvät alueet, joilla on usein vähemmän taloudellista joustavuutta, joutuvat kohtaamaan korkeamman "ilmastopreemion" energiasiirtymisensä vuoksi, mikä saattaa lisätä maailmanlaajuista epätasa-arvoa kohtuuhintaisen puhtaan energian saatavuudessa.
Alla olevassa taulukossa on yhteenveto ennustetuista vaikutuksista eri lämpenemisskenaarioissa:
| Globaalin lämpenemisen skenaario | Korkealle{0}}lämpötilariskille (HTR) alttiina olevan aurinkosähkökapasiteetin ennustettu kasvu | Arvioitu keskimääräinen nousu sähkön tasoittamissa kustannuksissa (LCOE) | Huomautus standardien aukosta |
|---|---|---|---|
| +2 astetta | +29 % (vs. historiallinen ajanjakso) | Data mallinnettu +2.5 asteen skenaariolle | Nykyiset standardit kattavat vain74%tulevista riskialueista |
| +2.5 astetta | -- | +4.8%(alueellisella korotuksella jopa 20 %) | -- |
| +4 astetta | +97 % (vs. historiallinen ajanjakso) | -- | Nykyiset standardit kattavat vain48%tulevista riskialueista |
Toimintapyyntö: Päivitetyt standardit ja kohdennettu innovaatio
Vastauksena näihin havaintoihin tutkijat antoivat selkeän toimintakehotuksen poliittisille päättäjille,{0}}standardeja asettaville elimille ja teollisuudelle.
Artikkelin kirjoittajat suosittelevat, että kansainväliset organisaatiot, kuten IEC, asettavat etusijalle tuotteiden luotettavuuden testausstandardien päivittämisen luomalla tulevaisuuden ilmastoskenaarioita menneisiin ilmastotietoihin luottamuksen sijaan.
Lisäksi kirjoittajat kehottavat kehittämään uusia uusiutuvan energian tekniikoita, mukaan lukien seuraavan -sukupolven materiaalien kehittäminen aurinkosähköä varten, eli kehittämään uusia materiaaleja, joilla on parempi lämmönkestävyys, mukaan lukien kehittyneemmät perovskiittimateriaalit, sekä muuttamaan asennuksen ja järjestelmätason jäähdytystä aurinkosähköjärjestelmien lämpökuormituksen hallitsemiseksi.
Lopuksi on todettu, että "oikeudenmukaisen siirtymisen" kehys on pantava täytäntöön. Globaalin ilmaston ja energian hallintojärjestelmän on tunnustettava olemassa olevat alueelliset epätasa-arvot ja puututtava niihin tarjoamalla suurempaa tukea tehostetun teknisen siirron, ilmastorahoituksen ja kehittämällä kehitysmaiden valmiuksia auttaa hallitsemaan energian siirtymiseen liittyviä lisäkustannuksia ja riskejä niille.
Johtopäätös
Tämä Pekingin yliopiston maamerkkitutkimus kuulostaa kriittiseltä hälyttimeltä maailmanlaajuiselle energiasektorille. Se osoittaa, että ilmastonmuutos ei ole vain haaste, joka on ratkaistava uusiutuvilla energialähteillä, vaan myös suora uhka niiden taloudelliselle elinkelpoisuudelle ja{1}}pitkän aikavälin suorituskyvylle. Vankan ja oikeudenmukaisen puhtaan energian siirtymisen varmistaminen edellyttää nyt maailman aurinkoinfrastruktuurin ennakoivaa mukauttamista kuumempaan maailmaan, jota se auttaa luomaan.
