Kineska studija korištenja solarne energije do 2060. ukazuje na razne probleme

Kao vodeća zemlja u implementaciji solarnih elektrana, Kina već sada ima veliko iskustvo s integracijom fotonaponskih elektrana u svoju elektrodistribucijsku mrežu. Najnovija studija pokazuje kako bez obzira na buduće širenje i napredak ove i dalje neće biti dovoljne za zadovoljenje energetskih potreba

Iako cijena fotonaponskih ćelija neprestance opada pa često čujemo i čitamo o tome kako će ubrzo uvelike nadmašiti druge oblike generiranja energije po isplativosti, u stvarnosti se to iz više razloga ne događa. Naime, sve dok fotonaponske elektrane daju manji udio ukupne energije u elektrodistribucijsku mrežu, njihovi inherentni nedostaci – u prvom redu nestalna produkcija energije i varijabilnost izlazne snage – igraju manju ulogu. Međutim, kada njihov udio u kompletnom elektroenergetskom sustavu postane značajniji, kao što je to u Kini koja je prva u svijetu po stopi rasta elektronaponskih elektrana i po ukupno instaliranoj snazi, ovi nedostaci igraju sve veću ulogu.

Zbog toga su Kinezi napravili elektroenergetsku studiju o mogućnostima i stupnju iskoristivosti solara do 2060. godine u kineskom elektroenergetskom sustavu do kada Kina planira imati neutralan ugljični otisak. Trenutno Kina, usput, ima najveće ukupne ugljične emisije na svijetu, iako kada se ove gledaju po glavi stanovnika, manje su od ugljičnog otiska per capita Rusije i SAD-a, većine razvijenih EU zemalja i manji od, primjerice, ugljičnog otiska prosječnog Luksemburžana ili stanovnika BiH ili Njemačke. (Koga zanimaju konkretne brojke, može pogledati na Worldmeters stranicama.)

Kina, naravno, u skladu s globalnim svjetskim kretanjima namjerava ovo dodatno smanjiti, a kako je sama najveći svjetski proizvođač i fotonaponskih ćelija i vjetroelektrana, te sama proizvodi i sve potrebno za hidroelektrane (ima najveću instaliranu hidroelektričnu mrežu na svijetu, a misli graditi i nove hidroelektrane) i vlastite nuklearne elektrane, veliki broj termoelektrana na ugljen smatraju tek jeftinim trenutnim rješenjem koje će u godinama i desetljećima ubrzano zamjenjivati novim izvorima energije s manjim ugljičnim emisijama.

Trenutno se trećina od ukupno instaliranih fotonaponskih elektrana u svijetu nalazi u Kini. Po broju solara tako su prešli SAD prije osam godina (2013.), a Njemačku koja predvodi u Europi na tom polju (i zbog toga ima najskuplju struju među EU zemljama pa i u svijetu, prema Statisti) još 2015.

Trenutno je u Kini tako instalirano preko 250 GW aktivne solarne snage, što je dvostruko od onoga što su i sami Kinezi planirali postići. Na prvi pogled bi se reklo da stvari napreduju bolje od očekivanja i da ništa ne stoji na putu da se Kina napaja isključivo solarnom energijom i prije zadanih rokova, ali studija pokazuje probleme u ovom pristupu.

Za početak, najveća naseljenost Kine je u njenom (jugo)zapadnom dijelu i u zapadnoj četvrtini zemlje prema pacifičkoj obali nalazi se 96% ukupne populacije, industrije i elektroenegetskih potreba, dok se u istočnom dijelu zemlje nalazi svega 4% ukupne populacije i elektroenegetskih potreba. Međutim, istočni i sjeveroistočni dio Kine sa svojim velikim pustinjama, velikom osunčanošću i malom naoblakom daleko je pogodniji za gradnju fotonaponskih elektrana i proizvodnju električne energije iz sunca od zapadnog dijela koji ima daleko manje slobodnih površina za gradnju fotonaponskih elektrana koje zauzimaju velike površine i k tome s manjom osunčanošću i većom naoblakom.

Razlika između teoretskog maksimuma za proizvodnju električne energije iz elektronaponskih postrojenja u odnosu na stvarno iskoristiv potencijal jasno je vidljiva iz ove kineske studije koja je uzevši u obzir sve dostupne lokacije za njihovu gradnju došla do brojke od 100 petawatt-sati za 2020. što je 13 puta više (1300%) od ukupnih elektroenergetskih potreba Kine). Zbog napretka tehnologije, očekuje se da će do 2060. to narasti na 150 PW/h što će i dalje biti višestruko više od projiciranog rasta potrošnje električne energije u Kini.

Kada se, međutim, u računicu stavi prosječna iskoristivost tih kapaciteta (razlika između teoretskog maksimuma i stvarne produkcije koja ovisi o stvarnoj osunčanosti panela), ona je za Kinu relativno niskih 17,6% (u Kaliforniji ovaj faktor iznosi preko 25%).

Kada se govori o cijeni proizvodnje električne energije iz solarnih elektrana, često se govori da je ona već sada jeftinija od proizvodnje u termoelektranama na ugljen koje su najprljavije, ali i najjeftinije. To je djelomice točno, ali ovisi o prosječnoj iskoristivosti.

Cijena i stvarna cijena energije

Tako je u Kini uistinu za većinu do sada intaliranih fotonaponskih elektrana jeftinija proizvodnja energije nego iz termoelektrana, ali nije za sve. Očekuje se da će, ovisno o njihovoj lokaciji i instaliranoj snazi, tek krajem desetljeća sve solarne elektrane početi davati jeftiniju energiju od termoelektrana. Nakon toga bi pad cijene energije dobivene iz ovih elektrana trebao početi ubrzano padati pa sa sadašnjih 50-tak dolara po megavat-satu proizvedene energije bi za deset godina ovo trebalo pasti na 13 dolara, a do 2060 na svega 3 dolara po megavat-satu.

Problem, međutim, ostaje neredovitost u opskrbi energijom iz fotonaponskih elektrana i potreba za skladištenjem njihove proizvodnje kada je ima pretičak da bi se mogla koristiti kada je smanjena ili je nema (navečer i noću, tijekom oblačnih dana i slično). Također, za Kinu je veliki problem onaj s početka – provincije, odnosno dijelovi zemlje koji mogu proizvesti najveće količine energije iz fotonaponskih ćelija su točno oni dijelovi zemlje koji imaju i najmanju potrebu, dok najveći potrošači borave u dijelovima zemlje u kojima ima najmanje potencijala za solare.

Stoga su istraživači razmatrali i skladištenje energije u baterijskim sustavima koristeći sadašnje projekcije za buduće cijene i kapacitete baterije.

Prema njihovim izračunima, do iduće dekade bi solari plus baterijska pohrana energije mogli generirati ukupno čak 5,2 petavat-sati energije po cijenama nižim od cijena električne energije dobivene iz ugljena. To je 70% ukupne sadašnje potrošnje električne energije u Kini, a koja će sigurno rasti u idućem desetljeću. Do 2060. se očekuje da bi solari plus baterijska pohrana mogli biti dovoljni za generiranje 7,2 petavat-sata energije što bi bilo dovoljno za 40% projicirane kineske potrošnje.

Međutim, ovaj optimistični scenarij dolazi s brojnim ogradama.

Baterije nisu (realno) rješenje

Čak i kada bi se stupanj recikliranja li-ionskih baterija i fotonaponskih panela povećao u odnosu na sadašnji, ovolika instalirana baza baterija u kineskom elektroenergetskom sustavu bi zahtijevala 36% svih poznatih svjetskih zaliha kobalta samo za Kinu. Iz studije je jasno da sadašnja baterijska tehnologija i tehnologije koje se razvijaju u doglednoj budućnosti, teško da mogu zadovoljiti potrebu za skladištenjem energije iz fotonaponskih izvora.

Iz ovoga je jasno da fotonaponske elektrane mogu biti dio rješenja za ugljičnu neutralnost zemlje, ali samo ako se kombiniraju s drugim izvorima niskog ugljičnog otiska, pa stoga Kina i dalje namjerava graditi nuklearne elektrane (fuzijski reaktori, o kojima se sve puno priča kao izglednoj budućnosti, vrlo su upitne, o čemu ćete više čitati ovaj vikend, uopće se ni ne spominju kao mogućnost u ovoj studiji) te nove hidroelektrane da bi zadovoljila potrebe za stalnom i sigurnom opskrbom električnom energijom svog stanovništva i gospodarstva.