La energía solar puede ser barata y confiable en China para 2060

En la próxima Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático en Glasgow, Escocia, se prestará mucha atención a China. Como el mayor emisor de CO2 del mundo &, los esfuerzos de China¶ descarbonizar su sistema energético serán fundamentales para el objetivo de limitar el aumento de la temperatura media global de la superficie a 1,5 grados centígrados.

China ya ha asumido importantes compromisos para la transición de sus sistemas de energía hacia las energías renovables, especialmente la generación de energía a partir de fuentes solares, eólicas e hidroeléctricas. Sin embargo, existen muchas incógnitas sobre el futuro de la energía solar en China, incluido su costo, viabilidad técnica y compatibilidad con la red en las próximas décadas. Las proyecciones recientes del costo del potencial futuro de la energía solar en China se han basado en costos obsoletos y sobreestimados de los paneles solares y su instalación, y tecnologías de almacenamiento como las baterías de iones de litio.

¿Cuánto costará realmente la energía solar en China en las próximas décadas, incluidos los desafíos que su variabilidad inherente plantea a la red?

Investigadores de Harvard, la Universidad de Tsinghua en Beijing, la Universidad de Nankai en Tianjin y la Universidad Renmin de China en Beijing han descubierto que la energía solar podría proporcionar el 43,2% de la demanda de electricidad de China&en 2060 a menos de dos años y medio de EE. UU. centavos por kilovatio hora. A modo de comparación, las tarifas de energía del carbón en China oscilaron entre 3,6 y 6,5 centavos por kilovatio hora en 2019.

La investigación se publica como artículo de portada de los Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

& quot; Los hallazgos destacan un punto de transición energética crucial, no solo para China sino para otros países, en el que la energía solar combinada y los sistemas de almacenamiento se convierten en una alternativa más barata a la electricidad a carbón y una opción más compatible con la red," dijo Michael B. McElroy, profesor Gilbert Butler de estudios ambientales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) y coautor del estudio.

& quot; Hoy en día, la energía solar sin subsidios se ha vuelto más barata que la energía de carbón en la mayor parte de China, y esta ventaja competitiva de costos pronto se expandirá a todo el país debido a los avances tecnológicos y la disminución de costos," dijo Xi Lu, profesor asociado de la Escuela de Medio Ambiente de la Universidad de Tsinghua y coautor del artículo." Nuestros resultados demuestran que la competitividad económica de la energía solar combinada con las inversiones en sistemas de almacenamiento podría proporcionar beneficios adicionales para el despacho de la red, que será especialmente importante para la operación de los futuros sistemas eléctricos en China."

Lu recibió su Ph.D. de la Escuela de Graduados de Artes y Ciencias de Harvard y comenzó a sentar las bases para el estudio como becario postdoctoral e investigador asociado en el Proyecto de Harvard China sobre Energía, Economía y Medio Ambiente con sede en SEAS.

El equipo de investigación desarrolló un modelo integrado para evaluar el potencial de energía solar en China y su costo de 2020-2060. El modelo primero tiene en cuenta factores como los usos de la tierra en toda China, la posible inclinación y el espaciamiento de los paneles solares y las condiciones meteorológicas como la radiación solar y la temperatura para estimar el potencial físico de la energía solar en el espacio y el tiempo.

Luego, el equipo integró los costos de inversión y la velocidad de los cambios tecnológicos para capturar la competitividad de costos en evolución de la energía solar en relación con la energía del carbón ahora y en el futuro. Sobre esta base, el estudio desarrolló un modelo de optimización por horas para evaluar los costos adicionales de los sistemas de almacenamiento de energía necesarios para suavizar las variaciones de la producción solar de modo que pueda integrarse en la red para satisfacer la demanda de electricidad.

Los investigadores descubrieron por primera vez que el potencial físico de la energía solar fotovoltaica, que incluye cuántos paneles solares se pueden instalar y cuánta energía solar pueden generar, en China alcanzó los 99,2 petavatios hora en 2020. Esto es más del doble del país' s consumo total de energía en todas sus formas, incluyendo no solo electricidad sino también combustibles consumidos directamente por vehículos, fábricas, calefacción de edificios y más. Los hallazgos muestran que la energía solar fotovoltaica es un recurso enorme para la descarbonización de China &.

Luego demostraron su competitividad en costos, con un 78,6% del potencial en 2020 igual o inferior a los precios actuales de la energía local a carbón, una participación que aumentará aún más. Esta ventaja de costos significa que China puede invertir en capacidad de almacenamiento, como baterías, y aún así suministrar de manera rentable 7,2 petavatios-hora o el 43,2% de la demanda de electricidad en todo el país para 2060.

& quot; La mayoría ahora se da cuenta de que el cambio climático requiere una transición desde el uso de energía fósil," dijo Chris P. Nielsen, director ejecutivo del Proyecto Harvard-China y coautor del artículo." No muchos se dan cuenta de que la descarbonización del sistema eléctrico es el eje, especialmente a medida que más sectores se electrifican, y que la adaptación a la red de variabilidad renovable es la parte más difícil del rompecabezas. Es' un gran avance, y no solo para China, si el almacenamiento puede hacer que la energía solar sea compatible con la red a un costo competitivo."

& quot; Nuestra investigación muestra que si los costos continúan disminuyendo, especialmente para el almacenamiento, podría haber oportunidades para impulsar vehículos, calentar o enfriar edificios, o producir químicos industriales, todo usando energía solar. Esto ampliaría los beneficios climáticos y ambientales de la energía solar mucho más allá del sector energético como se concibe tradicionalmente," dijo Shi Chen, coautor del artículo que ayudó a dirigir el estudio como Ph.D. de Tsinghua. estudiante y miembro visitante del Harvard China Project.

Esta investigación fue coautora de Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He y Jiming Hao.

Este trabajo fue apoyado en parte por subvenciones de la Oficina del Presidente de la Universidad de Harvard y el Instituto Global de Harvard al Proyecto Harvard-China sobre Energía, Economía y Medio Ambiente.