Fonte: Escola Harvard John A. Paulson de Engenharia e Ciências Aplicadas
Pesquisadores descobriram que a energia solar poderia fornecer 43,2% da demanda de eletricidade da China em 2060 a menos de dois centavos e meio de dólar americano por quilowatt-hora.
Na próxima Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas em Glasgow, Escócia, muita atenção estará voltada para a China. Como o maior emissor de CO2 do mundo, os esforços da China para descarbonizar seu sistema de energia serão críticos para a meta de limitar o aumento da temperatura média da superfície global a 1,5 graus Celsius.
A China já assumiu compromissos importantes para a transição de seus sistemas de energia em direção às energias renováveis, especialmente a geração de energia de fontes solar, eólica e hídrica. No entanto, há muitas incógnitas sobre o futuro da energia solar na China, incluindo seu custo, viabilidade técnica e compatibilidade com a rede nas próximas décadas. As projeções recentes do custo do potencial futuro da energia solar na China se baseiam em custos desatualizados e superestimados de painéis solares e sua instalação, e em tecnologias de armazenamento como baterias de íon-lítio.
Quanto realmente custará a energia solar na China nas próximas décadas, incluindo os desafios que sua variabilidade inerente representa para a rede?
Pesquisadores de Harvard, da Universidade Tsinghua em Pequim, da Universidade Nankai em Tianjin e da Universidade Renmin da China em Pequim descobriram que a energia solar poderia fornecer 43,2% da demanda de eletricidade da China em 2060 a menos de dois centavos e meio de dólar americano por quilowatt-hora. Para efeito de comparação, as tarifas de energia a carvão na China variaram de 3,6 a 6,5 centavos de dólar por quilowatt-hora em 2019.
A pesquisa foi publicada como artigo de capa dos Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"As descobertas destacam um ponto de transição energética crucial, não apenas para a China, mas para outros países, no qual a combinação de energia solar e sistemas de armazenamento se tornam uma alternativa mais barata à eletricidade a carvão e uma opção mais compatível com a rede", disse Michael B. McElroy , o Gilbert Butler Professor de Estudos Ambientais na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS) e co-autor correspondente do estudo.
"Hoje, a energia solar sem subsídios tornou-se mais barata do que a energia a carvão na maior parte da China..."
"...e essa vantagem competitiva em termos de custo logo se expandirá para todo o país devido aos avanços tecnológicos e quedas de custos", disse Xi Lu, professor associado da escola of Environment, Tsinghua University e co-autor correspondente do artigo. "Nossos resultados demonstram que a competitividade econômica da energia solar combinada com investimentos em sistemas de armazenamento pode fornecer benefícios extras para o despacho da rede, o que será especialmente importante para a operação de futuros sistemas elétricos na China."
Lu recebeu seu Ph.D. da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências de Harvard e começou a lançar as bases para o estudo como um pós-doutorado e associado de pesquisa no Projeto Harvard-China de Energia, Economia e Meio Ambiente, com sede no SEAS.
A equipe de pesquisa desenvolveu um modelo integrado para avaliar o potencial de energia solar na China e seu custo de 2020-2060. O modelo primeiro leva em consideração fatores como o uso do solo em toda a China, possível inclinação e espaçamento dos painéis solares e condições meteorológicas como radiação solar e temperatura para estimar o potencial físico da energia solar no espaço e no tempo.
(A) Distribuição de fatores de capacidade por célula de rede. (B) Distribuição da capacidade potencial expressa em megawatts por quilômetro quadrado.
A equipe então integrou os custos de investimento e a velocidade das mudanças tecnológicas para capturar a competitividade de custos em evolução da energia solar em relação à energia a carvão agora e no futuro. Com essa base, o estudo desenvolveu um modelo de otimização por hora para avaliar os custos adicionais dos sistemas de armazenamento de energia necessários para suavizar as variações da produção solar, de modo que possa ser integrado à rede para atender à demanda de eletricidade.
Os pesquisadores descobriram pela primeira vez que o potencial físico do fotovoltaico solar, que inclui quantos painéis solares podem ser instalados e quanta energia solar eles podem gerar, na China atingiu 99,2 petawatt-hora em 2020. Isso é mais do que o dobro do consumo total do país de energia em todas as formas, incluindo não apenas eletricidade, mas também combustíveis consumidos diretamente por veículos, fábricas, aquecimento de edifícios e muito mais. As descobertas mostram que a energia solar fotovoltaica é um enorme recurso para a descarbonização da China.
Eles então demonstraram sua competitividade de custos, com 78,6% do potencial em 2020 igual ou inferior aos preços atuais da energia elétrica a carvão local, uma participação que deve crescer ainda mais. Essa vantagem de custo significa que a China pode investir em capacidade de armazenamento, como baterias, e ainda fornecer de forma econômica 7,2 petawatt-hora ou 43,2% da demanda nacional de eletricidade até 2060.
(A) Distribuição dos preços dos barramentos solares em escala da concessionária em 2020. Todos os preços dos barramentos no estudo são expressos em CNY 2019 e centavos dos EUA de acordo com a taxa de câmbio de 2019 de 6,9: 1 (CNY: USD). (B) Distribuição dos potenciais solares pelo preço do barramento em 2020. A cor e a altura das barras indicam as grades de origem do potencial solar e os valores do potencial econômico disponível, respectivamente.
"Nossa pesquisa mostra que, se os custos continuarem a diminuir, especialmente para armazenamento, pode haver oportunidades para abastecer veículos, aquecer ou resfriar prédios, ou para produzir produtos químicos industriais, tudo usando energia solar. Isso aumentaria os benefícios ambientais e climáticos da energia solar muito além do setor de energia como tradicionalmente concebido ", disse Shi Chen, co-autor do artigo que ajudou a conduzir o estudo como um Tsinghua Ph.D. estudante e visitante do Projeto Harvard-China.
Esta pesquisa foi coautoria de Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He e Jiming Hao.
Este trabalho foi financiado em parte por doações do Gabinete do Presidente da Harvard University e do Harvard Global Institute para o Projeto Harvard-China sobre Energia, Economia e Meio Ambiente.
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Story Source: Materials provided by Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. Original written by Leah Burrows. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Xi Lu, Shi Chen, Chris P. Nielsen, Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He, Michael B. McElroy, Jiming Hao. Combined solar power and storage as cost-competitive and grid-compatible supply for China’s future carbon-neutral electricity system. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (42): e2103471118 DOI: 10.1073/pnas.2103471118
Tradução de Elise Gomes