L'énergie solaire peut être bon marché et fiable dans toute la Chine d'ici 2060

Lors de la prochaine Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques à Glasgow, en Écosse, une grande attention sera portée sur la Chine. En tant que plus grand émetteur de CO2 du monde &, les efforts de la Chine's pour décarboner son système énergétique seront essentiels pour limiter l'augmentation de la température moyenne mondiale à la surface à 1,5 degré Celsius.

La Chine a déjà pris des engagements majeurs en faveur de la transition de ses systèmes énergétiques vers les énergies renouvelables, en particulier la production d'électricité à partir de sources solaires, éoliennes et hydrauliques. Cependant, il existe de nombreuses inconnues sur l'avenir de l'énergie solaire en Chine, notamment son coût, sa faisabilité technique et sa compatibilité avec le réseau dans les décennies à venir. Les projections récentes du coût du potentiel futur de l'énergie solaire en Chine se sont appuyées sur des coûts obsolètes et surestimés des panneaux solaires et de leur installation, ainsi que sur des technologies de stockage telles que les batteries lithium-ion.

Combien coûtera réellement l'énergie solaire en Chine au cours des prochaines décennies, y compris les défis que sa variabilité inhérente pose au réseau ?

Des chercheurs de Harvard, de l'Université Tsinghua à Pékin, de l'Université Nankai à Tianjin et de l'Université Renmin de Chine à Pékin ont découvert que l'énergie solaire pourrait fournir 43,2 % de la demande d'électricité de la Chine&en 2060 à moins de deux États-Unis et demi. cents par kilowattheure. À titre de comparaison, les tarifs de l'électricité au charbon en Chine allaient de 3,6 à 6,5 cents par kilowattheure en 2019.

La recherche est publiée en tant qu'article de couverture des Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS).

& quot;Les résultats mettent en évidence un point crucial de transition énergétique, non seulement pour la Chine mais pour d'autres pays, où les systèmes combinés d'énergie solaire et de stockage deviennent une alternative moins chère à l'électricité au charbon et une option plus compatible avec le réseau," a déclaré Michael B. McElroy, professeur Gilbert Butler d'études environnementales à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et co-auteur de l'étude.

& « Aujourd'hui, l'énergie solaire sans subvention est devenue moins chère que l'énergie au charbon dans la plupart des régions de la Chine, et cet avantage concurrentiel s'étendra bientôt à l'ensemble du pays en raison des avancées technologiques et de la baisse des coûts, & quot ; a déclaré Xi Lu, professeur agrégé, École de l'environnement, Université Tsinghua et co-auteur de l'article."Nos résultats démontrent que la compétitivité économique de l'énergie solaire combinée aux investissements dans les systèmes de stockage pourrait offrir des avantages supplémentaires pour la répartition du réseau, ce qui sera particulièrement important pour l'exploitation des futurs systèmes électriques en Chine."

Lu a obtenu son doctorat. de la Harvard Graduate School of Arts and Sciences et a commencé à jeter les bases de l'étude en tant que boursier postdoctoral et associé de recherche au projet Harvard China basé sur SEAS sur l'énergie, l'économie et l'environnement.

L'équipe de recherche a développé un modèle intégré pour évaluer le potentiel de l'énergie solaire en Chine et son coût de 2020 à 2060. Le modèle prend d'abord en compte des facteurs tels que l'utilisation des terres dans toute la Chine, l'inclinaison et l'espacement possibles des panneaux solaires et les conditions météorologiques telles que le rayonnement solaire et la température pour estimer le potentiel physique de l'énergie solaire dans l'espace et dans le temps.

L'équipe a ensuite intégré les coûts d'investissement et la vitesse des changements technologiques pour saisir l'évolution de la compétitivité des coûts de l'énergie solaire par rapport à l'énergie au charbon aujourd'hui et à l'avenir. S'appuyant sur cette base, l'étude a développé un modèle d'optimisation horaire pour évaluer les coûts supplémentaires des systèmes de stockage d'énergie nécessaires pour lisser les variations de la production solaire afin qu'elle puisse être intégrée au réseau pour répondre à la demande d'électricité.

Les chercheurs ont d'abord découvert que le potentiel physique de l'énergie solaire photovoltaïque, qui comprend le nombre de panneaux solaires pouvant être installés et la quantité d'énergie solaire qu'ils peuvent générer, en Chine a atteint 99,2 pétawattheures en 2020. C'est plus du double du pays's consommation totale d'énergie sous toutes ses formes, y compris non seulement l'électricité mais aussi les carburants consommés directement par les véhicules, les usines, le chauffage des bâtiments et plus encore. Les résultats montrent que l'énergie solaire photovoltaïque est une ressource énorme pour la décarbonisation de la Chine &.

Ils ont ensuite démontré sa compétitivité-coût, avec 78,6 % du potentiel en 2020 égal ou inférieur aux prix actuels de l'électricité locale au charbon, une part appelée à croître encore. Cet avantage de coût signifie que la Chine peut investir dans des capacités de stockage, telles que des batteries, tout en fournissant de manière rentable 7,2 pétawattheures ou 43,2 % de la demande d'électricité à l'échelle du pays d'ici 2060.

& quot;La plupart se rendent compte maintenant que le changement climatique nécessite de s'éloigner de l'utilisation des énergies fossiles," a déclaré Chris P. Nielsen, directeur exécutif du projet Harvard-Chine et co-auteur de l'article." Beaucoup ne réalisent pas que la décarbonisation du système électrique est la clé de voûte, d'autant plus que de plus en plus de secteurs deviennent électrifiés, et que l'hébergement par le réseau de la variabilité renouvelable est la partie la plus difficile du puzzle. C'est'une énorme percée, et pas seulement pour la Chine, si le stockage peut rendre l'énergie solaire compatible avec le réseau électrique à un coût compétitif."

& quot;Nos recherches montrent que si les coûts continuent de baisser, en particulier pour le stockage, il pourrait y avoir des opportunités pour alimenter des véhicules, chauffer ou refroidir des bâtiments, ou pour produire des produits chimiques industriels, le tout utilisant l'énergie solaire. Cela étendrait les avantages climatiques et environnementaux de l'énergie solaire bien au-delà du secteur électrique tel qu'il est traditionnellement conçu," a déclaré Shi Chen, co-premier auteur de l'article qui a aidé à diriger l'étude en tant que doctorant Tsinghua. étudiant et chercheur invité au Harvard China Project.

Cette recherche a été co-écrite par Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He et Jiming Hao.

Ce travail a été financé en partie par des subventions du Bureau du président de l'Université Harvard et du Harvard Global Institute au projet Harvard-Chine sur l'énergie, l'économie et l'environnement.