Новости

Oct 12, 2023

Глобальная пространственно-временная оценка высокого разрешения потенциала солнечных фотоэлектрических систем на крыше для производства возобновляемой электроэнергии

Том «Природные коммуникации»

Nature Communications, том 12, Номер статьи: 5738 (2021) Ссылаться на эту статью

26 тысяч доступов

40 цитат

597 Альтметрика

Подробности о метриках

На солнечные фотоэлектрические установки на крышах в настоящее время приходится 40% мировой установленной мощности солнечных фотоэлектрических систем и четверть от общего количества добавленных возобновляемых мощностей в 2018 году. Тем не менее, доступна лишь ограниченная информация о ее глобальном потенциале и связанных с ним затратах с высоким пространственно-временным разрешением. Здесь мы представляем глобальную оценку потенциала солнечной фотоэлектрической энергии на крышах с высоким разрешением с использованием больших данных, машинного обучения и геопространственного анализа. Мы анализируем 130 миллионов км2 мировой площади суши, чтобы выделить 0,2 миллиона км2 площади крыш, что вместе представляет собой 27 ПВтч/год потенциального потенциала производства электроэнергии при затратах от 40 до 280 $ МВтч-1. Из них 10 Птч/год могут быть реализованы при затратах менее 100 $ МВт/ч. Глобальный потенциал преимущественно распределен между Азией (47%), Северной Америкой (20%) и Европой (13%). Стоимость реализации потенциала самая низкая в Индии (66 долларов США МВт-1) и Китае (68 долларов США МВт-1), при этом США (238 долларов США МВт-1) и Великобритания (251 долларов США МВт-1) представляют собой одни из самых дорогостоящих стран. страны.

От обеспечения энергией спутников Vanguard Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в 1958 году до освещения домов в странах Африки к югу от Сахары, технология солнечной фотоэлектрической энергии (PV) прошла долгий путь. Технология солнечной фотоэлектрической энергии на крыше (RTSPV) как часть портфолио солнечной фотоэлектрической генерации электроэнергии может быть развернута как децентрализованная система как отдельными домовладельцами, так и крупными промышленными и коммерческими комплексами. За последнее десятилетие снижение стоимости развертывания в сочетании с политическими инициативами привело к быстрому распространению RTSPV во всем мире. В период с 2006 по 2018 год установленная мощность RTSPV выросла с 2,5 ГВт до 213 ГВт, что в 85 раз больше во всем мире1. Благодаря установленной дополнительной мощности в 41 ГВт, на долю RTSPV в настоящее время приходится 40% глобальной совокупной установленной мощности солнечных фотоэлектрических систем и почти четверть от общего количества добавленных мощностей возобновляемых источников энергии в 2018 году, что превосходит совокупные новые установленные мощности как угольных, так и атомных электростанций. . В то же время технология RTSPV продемонстрировала резкое снижение затрат на ее внедрение, которые в 2019 году варьировались от 63 до 265 долларов США МВтч-1, что на 42–79% меньше, чем в 2010 году2.

В 2018 году во всем мире почти 800 миллионов человек остались без электричества, большинство из которых проживают в сельской местности3. Здесь роль децентрализованных фотоэлектрических систем на крышах в продвижении идеала Цели устойчивого развития (ЦУР) 7 становится очень важной. Быстрое время установки и низкая стоимость RTSPV могут помочь смягчить проблему доступа к энергии, превратив граждан или сообщества в потребителей. Пропотребитель может генерировать и потреблять электроэнергию в соответствии со своими потребностями, не полагаясь исключительно на централизованную сетевую инфраструктуру. По прогнозам, солнечная фотоэлектрическая технология, являющаяся самой быстроразвертываемой технологией производства энергии с самыми высокими темпами роста в годовом исчислении4, обеспечит 25–49% мировых потребностей в электроэнергии к 2050 году, обеспечивая при этом занятость до 15 миллионов человек в период с 2018 по 2050 год5. При этом к 2050 году внедрение RTSPV будет составлять до 40% от общего объема производства электроэнергии, полученной с помощью солнечных фотоэлектрических систем.

Более широкое внедрение RTSPV может способствовать вытеснению ископаемого топлива из нынешней структуры производства энергии, как это можно наблюдать на примере успешного внедрения фотоэлектрических систем на крышах в Германии. Поскольку в будущем спрос на электроэнергию как источник энергии увеличится, источники генерации на основе RSTPV будут составлять большую часть будущего портфеля генерации на основе возобновляемых источников. Этот сдвиг в нынешней структуре генерации в сочетании с будущим расширением низкоуглеродных генерирующих мощностей может помочь сократить выбросы парниковых газов, связанных с энергетикой, а также способствовать достижению цели ЦУР 13 по борьбе с изменением климата с сопутствующими выгодами для ЦУР 3. Таким образом, технология RTSPV может привести к прорывам, ориентированным на потребителя, в борьбе с изменением климата, уменьшении местного загрязнения воздуха, ускорении развития и обеспечении доступного доступа к энергии в районах, не электрифицированных.