Pekingi ülikooli teadlaste meeskond on avaldanud esimese põhjaliku kvantifitseerimise selle kohta, kuidas kliimamuutused mõjutavad päikeseenergia süsteeme globaalses mastaabis. Tulemused on avaldatud mainekas energiaajakirjas Joule ja need on näidanud, et tõusev temperatuur halvendab kiiresti päikeseenergia süsteeme füüsiliselt, vähendab nende eeldatavat kasulikku eluiga ja suurendab oluliselt päikeseelektrikulusid, luues tõsise takistuse üleminekul puhtale energiale kogu maailmas.
Pekingi ülikooli täiustatud tootmis- ja robootikainstituudi meeskond koos mõnede teiste riikide teadlastega tegi uuringu nimega Kliimamuutused, mis suurendavad ülemaailmselt kõrgeid{0}}temperatuuri riske, halvenemist ja katuse fotogalvaanika kulusid.
Kriitiline pimeala õitsevas tööstuses
Päikese fotogalvaaniline (PV) tehnoloogia mängib tõenäoliselt otsustavat rolli ülemaailmses süsinikuheite vähendamises. Praegu moodustavad katusel olevad PV-süsteemid ligikaudu 50% kogu maailma paigaldatud PV-võimsusest ja katavad 2050. aastaks ligikaudu 50% kogu päikeseenergia nõudlusest. Katusesüsteemid on tavaliselt mõeldud pikaajaliseks-kasutamiseks, mis kestab tavaliselt 25–30 aastat.
Kuigi katusesüsteemid pakuvad usaldusväärset ja ohutut taastuvenergia allikat ning on kindlaks tehtud, et need on praktiliselt pommi{0}}kindlad, võivad need muutuda haavatavaks just nende tegurite – kliimamuutuste – suhtes, mida nad püüavad leevendada. On teada, et kõrgem temperatuur põhjustab piiratud aja jooksul jõudluse langust, kuid on veel üks tõsisem oht pikaajalisele-töökindlusele. materjalide kiire riknemine (termo-mehaaniline väsimus), "hüdrolüüs" ja "lagunemine UV-valguse toimel". Katusepealsetel PV-süsteemidel on keskmisest suurem risk termilise lagunemise kiirendamiseks piiratud paigaldusvahe tõttu, mille tulemuseks on õhuvoolu vähenemine jahutuse eesmärgil.
PV-komponentide töökindluse rahvusvahelised standardid, nagu ka IEC-i standardid, kasutavad kõrge{0}}temperatuuri riskiga piirkondade määramiseks varasemaid kliimaandmeid. Meie uuringud näitavad, et see ei ole piisavalt hea, sest see ei võta arvesse tulevast soojenemist, mis võib ohustada triljoneid dollareid globaalseid varasid.
Murranguline metoodika ja peamised järeldused
Selle lünga kõrvaldamiseks töötas uurimisrühm välja interdistsiplinaarse hindamisraamistiku. Et välja selgitada, kui hästi katusel olevad päikesepaneelid eelseisvatel aastatel töötavad, pani meie meeskond kokku mõned asjad: korrigeeritud kliimamudelid, mudeli, mis näitab, kuidas päikesepaneelide materjalid aja jooksul lagunevad, ja mudeli, mis vaatab kaasnevaid kulusid. See võimaldab simuleerida katusel asuva päikeseenergia pikaajalist-jõudlust ja selgitada välja elektrienergia maksumus, mida see toodab erinevate tulevaste soojenemistingimuste korral.
Kõrge temperatuuriga{0}}riskitsoonide laiendamine:Uuring määratleb HTR kui paneeli töötemperatuuri üle 70 kraadi. Ta leiab, et HTR-i globaalne jalajälg laieneb järsult. Võrreldes ajaloolise perioodiga, prognoositakse, et HTR-ile avatud katusel oleva fotoelektrilise võimsuse maht suureneb 2-kraadise soojenemise stsenaariumi korral 29% ja 4-kraadise stsenaariumi korral hämmastavalt 97%. Praegused IEC standardid hõlmavad vaid 74% ja 48% nende vastavate futuuride tegelikest riskipiirkondadest, mis näitab tõsist alahindamist.
Kiirendatud lagunemine ja kasvavad kulud:Kiirendatud vananemine lühendab otseselt PV-moodulite kasulikku kasutusiga, vähendades aja jooksul nende koguenergiat ja suurendades LCOE-d. 2,5-kraadise globaalse soojenemise stsenaariumi kohaselt tõuseb katusel asuvate PV-de keskmine LCOE mõjutatud linnades kogu maailmas 4,8%, kusjuures kõige kliimatundlikumates piirkondades ulatub tõus kuni 20%. Uuringus märgitakse, et selle termilise lagunemise majanduslik mõju ületab tõenäoliselt oluliselt muude kliimategurite, näiteks päikesekiirguse muutuste oma.
Globaalse ebavõrdsuse süvenemine:Uuring toob esile sügava "kliima ebavõrdsuse" selle riski jaotuses. Globaalse lõunapiirkonna piirkonnad,-sealhulgas Lõuna-Aasia, Aafrika ja Lõuna-Ameerika-, mis on tulevase PV laienemise jaoks üliolulised ja loomulikult kuumemad, seisavad silmitsi HTR-iga kõige suurema kokkupuute ja kõige tõsisema kulude kasvuga. Seevastu kõrgema-laiuskraadiga arenenud riike mõjutab see vähem. See tähendab, et arenevad piirkonnad, mis on sageli väiksema rahalise vastupanuvõimega, seisavad silmitsi oma energiaüleminekuga suurema "kliimalisaga", mis võib suurendada ülemaailmset ebavõrdsust juurdepääsul taskukohasele puhtale energiale.
Allolev tabel võtab kokku erinevate soojenemise stsenaariumide prognoositavad mõjud:
| Globaalse soojenemise stsenaarium | Kõrgele{0}}temperatuuririskile (HTR) avatud PV võimsuse prognoositav suurenemine | Elektrienergia tasandatud kulu (LCOE) hinnanguline keskmine kasv | Märkus standardite lõhe kohta |
|---|---|---|---|
| +2 kraadi | +29% (vs. ajalooline periood) | Andmed modelleeritud +2.5 kraadi stsenaariumi jaoks | Kehtivad standardid hõlmavad ainult74%tulevastest riskipiirkondadest |
| +2.5 kraadi | -- | +4.8%(piirkondliku kasvuga kuni 20%) | -- |
| +4 kraadi | +97% (vs. ajalooline periood) | -- | Kehtivad standardid hõlmavad ainult48%tulevastest riskipiirkondadest |
Üleskutse tegevusele: uuendatud standardid ja keskendunud innovatsioon
Vastuseks nendele leidudele esitasid teadlased poliitikakujundajatele,{0}}standardeid kehtestavatele organitele ja tööstusele selge üleskutse tegutseda.
Artikli autorid soovitavad rahvusvahelistel organisatsioonidel, nagu IEC, seada esikohale toodete töökindluse testimisstandardite ajakohastamine, luues tuleviku kliimastsenaariume, selle asemel et tugineda varasematele kliimaandmetele.
Lisaks nõuavad autorid uute taastuvenergia tehnoloogiate väljatöötamist, sealhulgas järgmise -põlvkonna materjalide väljatöötamist PV jaoks, st uute materjalide väljatöötamist, millel on parem termiline stabiilsus, sealhulgas täiustatud perovskiitmaterjalid, samuti paigalduse ja süsteemi -taseme jahutuse konstruktsiooni muutmist, et hallata PV-süsteemide soojusstressi.
Lõpuks on kindlaks tehtud, et tuleb rakendada "õiglase ülemineku" raamistik. Ülemaailmne kliima- ja energiajuhtimissüsteem peab tunnistama olemasolevat piirkondlikku ebavõrdsust ja sellega tegelema, pakkudes suuremat toetust täiustatud tehniliste ülekandmiste, kliimamuutuste rahastamise tõhustamise ja arengumaade suutlikkuse suurendamise kaudu, et aidata hallata nende jaoks energia üleminekuga seotud lisakulusid ja riske.
Järeldus
See Pekingi ülikooli oluline uuring kõlab ülemaailmse energiasektori jaoks kriitiliselt. See näitab, et kliimamuutused ei ole mitte ainult väljakutse, mida taastuvate energiaallikate abil lahendada tuleb, vaid ka otsene oht nende majanduslikule elujõulisusele ja pikaajalisele{1}}tulemusele. Jõulise ja õiglase puhta energia ülemineku tagamiseks on vaja maailma päikeseenergia infrastruktuuri ennetavalt kohandada kuumema maailmaga, mida see luua aitab.
