Кліматична криза скорочує термін служби дахових сонячних панелей на 20%: Пекінське дослідження попереджає про сплеск витрат у регіонах, що розвиваються

Команда дослідників з Пекінського університету опублікувала першу комплексну кількісну оцінку того, як зміна клімату вплине на сонячні фотоелектричні системи в глобальному масштабі. Результати були опубліковані в престижному енергетичному журналі Joule і показали, що підвищення температури призведе до швидкого фізичного погіршення сонячних фотоелектричних систем, скорочення їхнього очікуваного терміну служби та значного збільшення витрат на сонячну електроенергію, створюючи серйозну перешкоду для переходу до чистої енергії в усьому світі.

Дослідження під назвою «Зміна клімату підвищить високий-температурний ризик, деградацію та вартість фотоелектричних пристроїв на дахах у всьому світі було проведено командою з Інституту вдосконаленого виробництва та робототехніки Пекінського університету разом із кількома дослідниками з інших країн.

Сонячна фотоелектрична (PV) технологія, ймовірно, зіграє вирішальну роль у глобальному поштовху до декарбонізації. Зараз на дахові фотоелектричні системи припадає приблизно 50% загальної світової встановленої фотоелектричної потужності та забезпечують приблизно 50% усього попиту на фотоелектричну енергію до 2050 року. Дахові системи зазвичай розраховані на довгострокову-користування, як правило, протягом 25-30 років.

Хоча системи на дахах є надійним і безпечним джерелом відновлюваної енергії та були визначені як «майже бомбо{0}}захищені», вони можуть стати вразливими до факторів, які вони намагаються пом’якшити – зміни клімату. Відомо, що підвищені температури призведуть до зниження продуктивності протягом обмеженого періоду часу, однак існує інша серйозніша загроза довгостроковій-надійності; швидке псування матеріалів через (термо-механічну втому), «гідроліз» і «розкладання під дією ультрафіолетового світла». Дахові фотоелектричні системи мають вищий за середній ризик прискореної термічної деградації через обмежену відстань між установками, що призводить до зменшення потоку повітря для охолодження.

Міжнародні стандарти надійності фотоелектричних компонентів, як-от стандарти IEC, використовують попередні кліматичні дані для визначення зон ризику високої-температури. Наше дослідження показує, що це недостатньо добре, оскільки воно не враховує майбутнє потепління, яке може поставити під загрозу трильйони доларів глобальних активів.

Щоб усунути цю прогалину, дослідницька група розробила міждисциплінарну систему оцінювання. Щоб визначити, наскільки добре працюватимуть дахові сонячні панелі в наступні роки, наша команда зібрала кілька речей: виправлені кліматичні моделі, модель, яка показує, як матеріали сонячних панелей руйнуються з часом, і модель, яка розглядає пов’язані з цим витрати. Це дозволить нам змоделювати довгострокову-ефективність дахової сонячної енергії та визначити вартість електроенергії, яку вона виробляє за різних майбутніх умов потепління.

Розширення зон ризику-високої температури:Дослідження визначає HTR як коли робоча температура панелі перевищує 70 градусів. Він виявив, що глобальний слід HTR різко розшириться. Порівняно з історичним періодом, прогнозується, що об’єм дахової фотоелектричної потужності, підданої HTR, збільшиться на 29% за сценарію потепління на 2 градуси та на приголомшливі 97% за сценарію на 4 градуси. Показано, що поточні стандарти IEC охоплюють лише 74% і 48% фактичних зон ризику за цими відповідними ф'ючерсами, що вказує на серйозну недооцінку.

Прискорена деградація та зростання витрат:Прискорене старіння безпосередньо скорочує термін корисної служби фотоелектричних модулів, зменшуючи їх загальний вихід енергії з часом і підвищуючи LCOE. Згідно зі сценарієм глобального потепління на 2,5 градуса, прогнозується, що середній LCOE для фотоелектричних панелей на дахах у постраждалих містах у всьому світі зросте на 4,8%, а в найбільш чутливих до клімату регіонах сягне до 20%. У дослідженні зазначається, що економічний вплив цієї термічної деградації, ймовірно, значно перевищить вплив інших кліматичних факторів, таких як зміни сонячної радіації.

Загострення глобальної нерівності:Дослідження підкреслює глибоку «кліматичну нерівність» у розподілі цього ризику. Регіони Глобального Півдня-включно з Південною Азією, Африкою та Південною Америкою-, які мають вирішальне значення для майбутнього розширення PV і, природно, більш гарячі, зіткнуться з найбільшим впливом HTR і найсуттєвішим зростанням витрат. Навпаки, розвинуті країни на вищій{4}}широті постраждають менше. Це означає, що регіони, що розвиваються, які часто мають меншу фінансову стійкість, зіткнуться з вищою «кліматичною премією» за свій енергетичний перехід, потенційно посилюючи глобальну нерівність у доступі до доступної чистої енергії.

У відповідь на ці висновки дослідники зробили чіткий заклик до дій для політиків,-органів, що встановлюють стандарти, і промисловості.

Автори статті рекомендують міжнародним організаціям, таким як IEC, надати пріоритет оновленню стандартів перевірки надійності продукції, створюючи майбутні кліматичні сценарії замість того, щоб покладатися на минулі кліматичні дані.

Крім того, автори закликають до розробки нових технологій відновлюваної енергетики, включаючи розробку матеріалів наступного-покоління для фотоелектричних систем, тобто розробку нових матеріалів із кращою термічною стабільністю, у тому числі вдосконалені перовскітні матеріали, а також модифікацію конструкції установки та системного-охолодження для керування тепловим навантаженням на фотоелектричні системи.

Нарешті, встановлено, що необхідно запровадити структуру «справедливого переходу». Глобальна система управління кліматом та енергетикою повинна визнавати та усувати існуючу регіональну нерівність, надаючи більшу підтримку у формі розширеної технічної передачі, розширеного фінансування клімату та нарощування потенціалу країн, що розвиваються, щоб допомогти їм керувати додатковими витратами та ризиками, пов’язаними з цим переходом на енергетику.

Це знакове дослідження Пекінського університету викликає серйозну тривогу для світового енергетичного сектору. Це демонструє, що зміна клімату — це не лише проблема, яку потрібно вирішити за допомогою відновлюваних джерел енергії, але й пряма загроза їхній економічній життєздатності та довгостроковій-ефективності. Забезпечення надійного та справедливого переходу на чисту енергію зараз вимагає активної адаптації світової сонячної інфраструктури до більш гарячого світу, який вона допомагає створити.