Klimatska kriza smanjuje životni vijek solarne energije na krovu za 20%: Pekinška studija upozorava na porast troškova u regijama u razvoju

Tim istraživača sa Univerziteta u Pekingu objavio je prvu sveobuhvatnu kvantifikaciju o tome kako će klimatske promjene utjecati na solarne fotonaponske sisteme na globalnoj razini. Rezultati su objavljeni u prestižnom energetskom časopisu Joule i pokazuju da će povećanje temperature brzo fizički degradirati solarne fotonaponske sisteme, smanjiti njihov očekivani vijek trajanja i značajno povećati troškove solarne električne energije, stvarajući ozbiljnu prepreku prelasku na čistu energiju širom svijeta.

Tim sa Instituta za naprednu proizvodnju i robotiku Univerziteta u Pekingu, zajedno s nekim istraživačima iz drugih zemalja, uradio je studiju pod nazivom Klimatske promjene povećat će rizike od visoke-temperature, degradacije i troškove krovnih fotonaponskih uređaja na globalnom nivou.

Solarna fotonaponska (PV) tehnologija će vjerovatno igrati ključnu ulogu u globalnom pokušaju dekarbonizacije. Trenutno krovni PV sistemi čine približno 50% ukupnog instaliranog fotonaponskog kapaciteta u svijetu i obezbjeđuju približno 50% svih fotonaponskih potreba do 2050. Krovni sistemi su obično dizajnirani za dugotrajnu-upotrebu, obično traju između 25-30 godina.

Iako krovni sistemi pružaju pouzdan i siguran izvor obnovljive energije i za koje je utvrđeno da su 'praktički otporni{0}} na bombe, oni mogu postati ranjivi na same faktore koje nastoje ublažiti – klimatske promjene. Poznato je da će povišene temperature uzrokovati smanjenje performansi u ograničenom vremenskom periodu, međutim da postoji još jedna ozbiljnija prijetnja dugoročnoj-pouzdanosti; brzo propadanje materijala zbog (termo{3}}mehaničkog zamora), 'hidrolize' i 'razgradnje putem UV svjetla'. Rooftop PV sistemi imaju veći rizik od prosječnog rizika za ubrzanu termičku degradaciju zbog ograničenog razmaka ugradnje što rezultira smanjenim protokom zraka za potrebe hlađenja.

Međunarodni standardi za pouzdanost fotonaponskih komponenti, poput onih iz IEC-a, koriste prošle klimatske podatke za određivanje područja visokog{0}}rizičnih temperatura. Naše istraživanje pokazuje da ovo nije dovoljno dobro jer ne uzima u obzir buduće zagrijavanje, što bi moglo dovesti u opasnost trilione dolara globalne imovine.

Kako bi riješio ovaj nedostatak, istraživački tim je razvio interdisciplinarni okvir procjene. Kako bi shvatili koliko će krovni solarni paneli raditi u godinama koje dolaze, naš tim je sastavio nekoliko stvari: ispravljene klimatske modele, model koji pokazuje kako se materijali solarnih panela razlažu tokom vremena i model koji gleda na troškove. Ovo nam omogućava da simuliramo dugoročne-performanse krovne solarne energije i utvrdimo cijenu električne energije koju proizvodi pod različitim budućim uvjetima zagrijavanja.

Proširenje zona visokog{0}}temperaturnog rizika:Studija definiše HTR kao kada radna temperatura panela pređe 70 stepeni. Utvrđuje da će se globalni otisak HTR-a dramatično proširiti. U poređenju sa istorijskim periodom, predviđa se da će se obim krovnih fotonaponskih kapaciteta izloženih HTR-u povećati za 29% prema scenariju zagrijavanja od 2 stepena i za nevjerovatnih 97% prema scenariju od 4 stepena. Pokazalo se da trenutni IEC standardi obuhvataju samo 74% i 48% stvarnih rizičnih područja u okviru ovih budućih budućnosti, što ukazuje na ozbiljno podcjenjivanje.

Ubrzana degradacija i rastući troškovi:Ubrzano starenje direktno skraćuje korisni vijek trajanja PV modula, smanjujući njihov ukupni izlaz energije tokom vremena i povećavajući LCOE. Prema scenariju globalnog zatopljenja od 2,5 stepena, predviđa se da će prosječni LCOE za krovne fotonapone u pogođenim gradovima širom svijeta porasti za 4,8%, uz povećanje u klimatski{3}}najosetljivijim regijama i do 20%. Studija napominje da će ekonomski uticaj ove termalne degradacije vjerovatno daleko nadmašiti uticaj drugih klimatskih faktora poput promjena sunčevog zračenja.

Pogoršanje globalne nejednakosti:Istraživanje naglašava duboku "klimatsku nejednakost" u raspodjeli ovog rizika. Regije na globalnom jugu-uključujući južnu Aziju, Afriku i Južnu Ameriku-koje su ključne za buduće širenje fotonapona i prirodno toplije, suočit će se s najvećom izloženošću HTR-u i najozbiljnijim povećanjem troškova. Nasuprot tome, razvijene zemlje na višoj{4}}širini će biti manje pogođene. To znači da će se regije u razvoju, koje često imaju manju finansijsku otpornost, suočiti sa višom "klimatskom premijom" za svoju energetsku tranziciju, potencijalno povećavajući globalne nejednakosti u pristupu pristupačnoj čistoj energiji.

Kao odgovor na ove nalaze, istraživači su uputili jasan poziv na akciju za kreatore politike, tijela{0}}koja postavljaju standarde i industriju.

Autori članka preporučuju međunarodnim organizacijama poput IEC-a da daju prioritet ažuriranju standarda za testiranje pouzdanosti proizvoda kreiranjem budućih klimatskih scenarija umjesto oslanjanja na prošle klimatske podatke.

Osim toga, autori pozivaju na razvoj novih tehnologija obnovljive energije, uključujući razvoj materijala sljedeće-generacije za fotonaponsku energiju, odnosno razvoj novih materijala koji imaju bolju termičku stabilnost, uključujući naprednije materijale od perovskita, kao i modifikaciju dizajna instalacije i hlađenja na nivou sistema-za upravljanje toplotnim stresom na fotonaponskim sistemima.

Konačno, utvrđeno je da je potrebno implementirati okvir „pravedne tranzicije“. Globalni sistem upravljanja klimom i energijom mora priznati i rješavati regionalne nejednakosti koje postoje pružanjem veće podrške u obliku poboljšanog tehničkog transfera, poboljšanog finansiranja klimatskih promjena i izgradnje kapaciteta zemalja u razvoju da pomognu u upravljanju dodatnim troškovima i rizicima povezanim s ovom energetskom tranzicijom za njih.

Ova značajna studija sa Univerziteta u Pekingu zvuči kao kritičan alarm za globalni energetski sektor. To pokazuje da klimatske promjene nisu samo izazov koji treba riješiti obnovljivim izvorima energije, već i direktna prijetnja njihovoj ekonomskoj održivosti i-dugoročnim performansama. Osiguravanje snažne i pravedne tranzicije čiste energije sada zahtijeva proaktivno prilagođavanje svjetske solarne infrastrukture toplijem svijetu koji pomaže u stvaranju.