Zgodnie z globalnymi danymi, które pokazują, że energia słoneczna stała się ulubionym na świecie nowym rodzajem wytwarzania energii elektrycznej instaluje się więcej mocy fotowoltaicznych (PV) niż jakakolwiek inna technologia wytwarzania.

Na całym świecie w 73 r. zainstalowano około 2016 gigawatów nowych mocy fotowoltaicznych netto. Na drugim miejscu znalazła się energia wiatrowa (55 GW), na trzecim miejscu spadł węgiel (52 GW), a następnie gaz (37 GW) i woda (28 GW).

PV i wiatr reprezentują razem 5.5% obecnej produkcji energii (stan na koniec 2016 r.), ale co najważniejsze, stanowiły one prawie połowę wszystkich nowych mocy wytwórczych netto zainstalowanych na świecie w ciągu ostatniego roku.

Jest prawdopodobne, że budowa nowych elektrowni węglowych będzie spadać, być może dość szybko, ponieważ fotowoltaika i wiatr są obecnie konkurencyjne cenowo niemal wszędzie.

Hydro jest nadal ważne w krajach rozwijających się, które wciąż mają rzeki do tamowania. Tymczasem inne technologie niskoemisyjne, takie jak energia jądrowa, bioenergia, energia słoneczna i geotermalna, mają niewielki udział w rynku.

Fotowoltaika i wiatr mają teraz tak duże zalety pod względem kosztów, skali produkcji i łańcucha dostaw, że jest trudno dostrzec jakąkolwiek inną technologię niskoemisyjną stanowiącą wyzwanie dla nich w ciągu najbliższej dekady.

Tak jest z pewnością w Australii, gdzie energia fotowoltaiczna i wiatrowa stanowią praktycznie wszystkie nowe moce wytwórcze, a moc fotowoltaiczna jest ma osiągnąć 12 GW do 2020 roku. Fotowoltaika wiatrowa i słoneczna są zainstalowanych w łącznym tempie około 3GW rocznie, napędzany głównie przez rząd federalny Cel energii odnawialnej (RET).

Jest to dwu-, a nawet trzykrotnie wyższe niż w ostatnich latach i mile widziany powrót do wzrostu po kilku latach przytłumionej aktywności z powodu politycznej niepewności co do RET.

Jeśli ten wskaźnik zostanie utrzymany, to do 2030 r. ponad połowa australijskiej energii elektrycznej będzie pochodzić z odnawialnych źródeł energii, a Australia spełni swoje zobowiązanie w ramach paryskiego porozumienia klimatycznego wyłącznie poprzez ograniczenie emisji w branży elektroenergetycznej.

Rozwijając ten pomysł, gdyby Australia podwoiła obecną łączną stawkę instalacji fotowoltaicznych i wiatrowych do 6 GW rocznie, osiągnęłaby 100% odnawialnej energii elektrycznej w około 2033 roku. Modelowanie przez moją grupę badawczą Sugeruje, że nie byłoby to trudne, biorąc pod uwagę, że technologie te są teraz tańsze niż energia elektryczna z nowo wybudowanego węgla i gazu.

Odnawialna przyszłość w zasięgu

Recepta na przystępną cenowo, stabilną i osiągalną w 100% odnawialną sieć elektryczną jest stosunkowo prosta:

1. Używaj głównie PV i wiatru. Technologie te są tańsze niż inne technologie niskoemisyjne, a Australia ma dużo słońca i wiatru, dlatego technologie te są już szeroko stosowane. Oznacza to, że w porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii mają bardziej wiarygodne prognozy cen i unikają konieczności heroicznych założeń dotyczących sukcesu bardziej spekulacyjnych opcji czystej energii.

2. Rozłóż generację na bardzo dużym obszarze. Rozmieszczenie instalacji wiatrowych i fotowoltaicznych na rozległych obszarach – powiedzmy milion kilometrów kwadratowych od północnego Queensland po Tasmanię – umożliwia dostęp do szerokiej gamy różnych warunków pogodowych, a także pomaga wygładzić szczyty zapotrzebowania użytkowników.

3. Buduj połączenia międzysystemowe. Połącz rozległą sieć fotowoltaiczną i wiatrową z liniami wysokiego napięcia, które są już używane do przesyłania energii elektrycznej między stanami.

4. Dodaj miejsce. Pamięć masowa może pomóc w dopasowaniu wytwarzania energii do wzorców zapotrzebowania. Najtańszą opcją jest elektrownie szczytowo-pompowe (PHES), przy wsparciu ze strony baterie i zarządzanie popytem.

Australia ma obecnie trzy systemy PHES – Tumut 3, Dolina Kangura, Wivenhoe – z których wszystkie znajdują się na rzekach. Ale istnieje ogromna liczba potencjalnych miejsc poza rzeką.

W projekt finansowane przez Australijska Agencja Energii Odnawialnej, zidentyfikowaliśmy około Sites 5,000 w Australii Południowej, Queensland, Tasmanii, dystrykcie Canberra i dystrykcie Alice Springs, które potencjalnie nadają się do elektrowni szczytowo-pompowych.

Każda z tych lokalizacji ma od 7 do 1,000 razy większy potencjał przechowywania Bateria Tesli jest obecnie instalowana w celu obsługi sieci południowoaustralijskiej. Co więcej, żywotność hydromasażu wynosi 50 lat, w porównaniu do 8-15 lat w przypadku akumulatorów.

Co ważne, większość potencjalnych lokalizacji PHES znajduje się w pobliżu miejsc zamieszkania ludzi i gdzie budowane są nowe farmy fotowoltaiczne i wiatrowe.

Po zakończeniu wyszukiwania witryn w Nowej Południowej Walii, Wiktorii i Australii Zachodniej spodziewamy się odkryć 70-100 razy większy potencjał magazynowania energii w PHES niż jest to wymagane do obsługi w 100% odnawialnej sieci elektrycznej w Australii.

Zarządzanie siecią

Wytwórcy paliw kopalnych świadczą obecnie inną usługę dla sieci, poza tylko wytwarzaniem energii elektrycznej. Pomagają zrównoważyć podaż i popyt, w skali czasowej do kilku sekund, dzięki „energii bezwładności” przechowywanej w ich ciężkich, wirujących generatorach.

Ale w przyszłości usługę tę mogą wykonywać podobne generatory stosowane w hydrosystemach pompowych. Podaż i popyt można również dopasować za pomocą szybko reagujących baterii, zarządzania popytem i „syntetycznej inercji” z farm fotowoltaicznych i wiatrowych.

Wiatr i fotowoltaika zapewniają coraz ostrzejszą konkurencję o gaz na całym rynku energetycznym. Cena wielkoskalowej energii wiatrowej i fotowoltaicznej w 2016 r. wynosiła 65-78 AUD za megawatogodzinę. To jest poniżej aktualna cena hurtowa energii elektrycznej na Krajowym Rynku Energii Elektrycznej.

Liczne anegdotyczne dowody sugerują, że cena energii wiatrowej i fotowoltaicznej spadła w tym roku do 60-70 dolarów australijskich za MWh, ponieważ przemysł się rozwija. Ceny prawdopodobnie spadną poniżej 50 AUD za MWh w ciągu kilku lat, aby dopasować się do obecnych międzynarodowych cen referencyjnych. Tak więc koszt netto przejścia na system 100% energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w ciągu najbliższych 15 lat jest zerowy w porównaniu z dalszą budową i utrzymaniem obiektów dla obecnego systemu opartego na paliwach kopalnych.

Gaz nie może już konkurować z wiatrem i fotowoltaiką o dostawę energii elektrycznej. Elektryczne pompy ciepła usuwają gaz z wody i ogrzewania pomieszczeń. Nawet w przypadku dostarczania wysokotemperaturowego ciepła dla przemysłu, gaz musi kosztować mniej niż 10 AUD za gigadżul, aby konkurować z piecami elektrycznymi zasilanymi wiatrem i energią fotowoltaiczną kosztującą 50 AUD za MWh.

Co ważne, im bardziej tanie fotowoltaika i wiatr będą wdrażane w obecnym środowisku o wysokich kosztach energii elektrycznej, tym bardziej obniżą ceny.

Następnie pojawia się kwestia innych rodzajów wykorzystania energii poza energią elektryczną – takich jak transport, ciepłownictwo i przemysł. Najtańszym sposobem uczynienia tych źródeł energii zielonymi jest zelektryfikowanie praktycznie wszystkiego, a następnie podłączenie ich do sieci elektrycznej zasilanej odnawialnymi źródłami energii.

55% redukcję emisji australijskich gazów cieplarnianych można osiągnąć poprzez konwersję sieci elektrycznej na odnawialne źródła energii, wraz z masowym wprowadzeniem pojazdów elektrycznych do transportu lądowego oraz elektrycznych pomp ciepła do ogrzewania i chłodzenia. Poza tym możemy opracować odnawialne, napędzane energią elektryczną ścieżki do produkcji paliw i chemikaliów na bazie węglowodorów, głównie poprzez elektrolizę wody w celu wychwytywania wodoru i dwutlenku węgla z atmosfery, w celu osiągnięcia 83% redukcji emisji (przy pozostałych 17% emisje pochodzące głównie z rolnictwa i oczyszczania gruntów).

Według wstępnych szacunków mojej grupy badawczej zrobienie tego wszystkiego oznaczałoby potrojenie ilości produkowanej przez nas energii elektrycznej.

Nie brakuje jednak energii słonecznej i wiatrowej, aby to osiągnąć, a ceny gwałtownie spadają. Jeśli chcemy, możemy budować przyszłość czystej energii niewielkim kosztem.

O autorze

Andrew Blakers, profesor inżynierii, Australijski Uniwersytet Narodowy

Ten artykuł pochodzi z Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon