Η ηλιακή ενέργεια έχει γίνει ο αγαπημένος νέος τύπος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο, σύμφωνα με παγκόσμια δεδομένα που το δείχνουν εγκαθίσταται περισσότερη ηλιακή φωτοβολταϊκή (ΦΒ) χωρητικότητα από οποιαδήποτε άλλη τεχνολογία παραγωγής.

Παγκοσμίως, περίπου 73 γιγαβάτ καθαρής νέας ηλιακής φωτοβολταϊκής ισχύος εγκαταστάθηκε το 2016. Η αιολική ενέργεια ήρθε στη δεύτερη θέση (55 GW), με τον άνθρακα να υποβιβάζεται στην τρίτη θέση (52 GW), ακολουθούμενη από το φυσικό αέριο (37 GW) και την υδροηλεκτρική ενέργεια (28 GW).

Μαζί, τα Φ/Β και ο άνεμος αντιπροσωπεύουν 5.5% της τρέχουσας παραγωγής ενέργειας (όπως στο τέλος του 2016), αλλά αποτελούσαν καθοριστικά σχεδόν το ήμισυ του συνόλου της καθαρής ισχύος νέας παραγωγής που εγκαταστάθηκε παγκοσμίως κατά τη διάρκεια του περασμένου έτους.

Είναι πιθανό ότι η κατασκευή νέων σταθμών παραγωγής ενέργειας από άνθρακα θα μειωθεί, πιθανώς αρκετά γρήγορα, επειδή τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά είναι πλέον ανταγωνιστικά ως προς το κόστος σχεδόν παντού.

Η υδροηλεκτρική ενέργεια εξακολουθεί να είναι σημαντική στις αναπτυσσόμενες χώρες που έχουν ακόμη ποτάμια να φράξουν. Εν τω μεταξύ, άλλες τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών όπως η πυρηνική, η βιοενέργεια, η ηλιακή θερμική και η γεωθερμική έχουν μικρά μερίδια αγοράς.

Τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά έχουν πλέον τόσο μεγάλα πλεονεκτήματα όσον αφορά το κόστος, την κλίμακα παραγωγής και τις αλυσίδες εφοδιασμού είναι δύσκολο να δούμε οποιαδήποτε άλλη τεχνολογία χαμηλών εκπομπών να τους προκαλεί μέσα στην επόμενη δεκαετία περίπου.

Αυτό ισχύει βεβαίως στην Αυστραλία, όπου τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά καλύπτουν ουσιαστικά το σύνολο της δυναμικότητας νέας παραγωγής και όπου η ηλιακή φωτοβολταϊκή χωρητικότητα είναι αναμένεται να φτάσει τα 12 GW έως το 2020. Γίνονται αιολικά και ηλιακά Φ/Β εγκαθίστανται με συνδυασμένο ρυθμό περίπου 3GW ετησίως, καθοδηγούμενη σε μεγάλο βαθμό από την ομοσπονδιακή κυβέρνηση Στόχος για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (RET).

Αυτό είναι διπλάσιο έως τριπλάσιο σε σχέση με το ποσοστό των τελευταίων ετών και μια ευπρόσδεκτη επιστροφή στην ανάπτυξη μετά από αρκετά χρόνια υποτονικής δραστηριότητας λόγω της πολιτικής αβεβαιότητας σχετικά με το RET.

Εάν αυτό το ποσοστό διατηρηθεί, τότε έως το 2030 περισσότερο από το ήμισυ της αυστραλιανής ηλεκτρικής ενέργειας θα προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και η Αυστραλία θα έχει καλύψει δέσμευση βάσει της συμφωνίας του Παρισιού για το κλίμα καθαρά μέσω της εξοικονόμησης εκπομπών στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας.

Για να προχωρήσουμε περαιτέρω την ιδέα, εάν η Αυστραλία διπλασίαζε τον τρέχοντα συνδυασμένο ρυθμό εγκατάστασης φωτοβολταϊκών και αιολικών στα 6 GW ετησίως, θα έφτανε το 100% ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές περίπου το 2033. Μοντελοποίηση από την ερευνητική μου ομάδα υποδηλώνει ότι αυτό δεν θα ήταν δύσκολο, δεδομένου ότι αυτές οι τεχνολογίες είναι πλέον φθηνότερες από την ηλεκτρική ενέργεια από άνθρακα και φυσικό αέριο νέας κατασκευής.

Ανανεώσιμες πηγές στο μέλλον

Η συνταγή για ένα προσιτό, σταθερό και εφικτό 100% δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές είναι σχετικά απλή:

1. Χρησιμοποιήστε κυρίως φωτοβολταϊκά και αιολικά. Αυτές οι τεχνολογίες είναι φθηνότερες από άλλες τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών και η Αυστραλία έχει άφθονη ηλιοφάνεια και άνεμο, γι' αυτό και αυτές οι τεχνολογίες έχουν ήδη αναπτυχθεί ευρέως. Αυτό σημαίνει ότι, σε σύγκριση με άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, έχουν πιο αξιόπιστες προβλέψεις τιμών και αποφεύγουν την ανάγκη για ηρωικές υποθέσεις σχετικά με την επιτυχία πιο κερδοσκοπικών επιλογών καθαρής ενέργειας.

2. Διανείμετε την παραγωγή σε μια πολύ μεγάλη περιοχή. Η εξάπλωση των εγκαταστάσεων ανέμου και φωτοβολταϊκών σε μεγάλες περιοχές – ας πούμε ένα εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από το βόρειο Κουίνσλαντ έως την Τασμανία – επιτρέπει την πρόσβαση σε ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών καιρικών συνθηκών και βοηθά επίσης στην εξομάλυνση των κορυφών της ζήτησης των χρηστών.

3. Κατασκευάστε διασυνδέσεις. Συνδέστε το δίκτυο ευρείας εμβέλειας φωτοβολταϊκών και αιολικών με ηλεκτροφόρα καλώδια υψηλής τάσης του τύπου που χρησιμοποιούνται ήδη για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των κρατών.

4. Προσθήκη αποθηκευτικού χώρου. Η αποθήκευση μπορεί να συμβάλει στην αντιστοίχιση της παραγωγής ενέργειας με τα πρότυπα ζήτησης. Η φθηνότερη επιλογή είναι αντλούμενη αποθήκευση υδροηλεκτρικής ενέργειας (PHES), με υποστήριξη από μπαταρίες και διαχείριση της ζήτησης.

Η Αυστραλία έχει επί του παρόντος τρία συστήματα PHES – Tumut 3, Κοιλάδα καγκουρό, να Wivenhoe – όλα είναι πάνω σε ποτάμια. Αλλά υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός πιθανών τοποθεσιών εκτός ποταμού.

Σε σχέδιο χρηματοδοτείται από το Αυστραλιανή Υπηρεσία Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, έχουμε προσδιορίσει περίπου Τοποθεσίες 5,000 στη Νότια Αυστραλία, το Κουίνσλαντ, την Τασμανία, την περιοχή της Καμπέρα και την περιοχή Άλις Σπρινγκς που είναι δυνητικά κατάλληλες για αποθήκευση αντληθέντων υδάτων.

Κάθε μία από αυτές τις τοποθεσίες έχει από 7 έως 1,000 φορές τη δυνατότητα αποθήκευσης Η μπαταρία Tesla εγκαθίσταται επί του παρόντος για την υποστήριξη του δικτύου της Νότιας Αυστραλίας. Επιπλέον, το αντλούμενο υδροηλεκτρικό έχει διάρκεια ζωής 50 ετών, σε σύγκριση με 8-15 χρόνια για τις μπαταρίες.

Είναι σημαντικό ότι οι περισσότερες από τις πιθανές τοποθεσίες PHES βρίσκονται κοντά στις περιοχές που ζουν άνθρωποι και όπου κατασκευάζονται νέα φωτοβολταϊκά και αιολικά πάρκα.

Μόλις ολοκληρωθεί η αναζήτηση για τοποθεσίες στη Νέα Νότια Ουαλία, τη Βικτώρια και τη Δυτική Αυστραλία, αναμένουμε να αποκαλυφθούν 70-100 φορές περισσότερο δυναμικό αποθήκευσης ενέργειας PHES από αυτό που απαιτείται για την υποστήριξη ενός 100% ανανεώσιμου δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας στην Αυστραλία.

Διαχείριση του πλέγματος

Οι γεννήτριες ορυκτών καυσίμων παρέχουν επί του παρόντος μια άλλη υπηρεσία στο δίκτυο, εκτός από την απλή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Βοηθούν στην εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης, σε χρονικές κλίμακες μέχρι δευτερόλεπτα, μέσω της «αδρανειακής ενέργειας» που είναι αποθηκευμένη στις βαριές περιστρεφόμενες γεννήτριές τους.

Αλλά στο μέλλον αυτή η υπηρεσία μπορεί να εκτελείται από παρόμοιες γεννήτριες που χρησιμοποιούνται σε αντλούμενα υδροηλεκτρικά συστήματα. Και η προσφορά και η ζήτηση μπορούν επίσης να συνδυαστούν με τη βοήθεια μπαταριών γρήγορης απόκρισης, διαχείρισης ζήτησης και «συνθετικής αδράνειας» από φωτοβολταϊκά και αιολικά πάρκα.

Η αιολική και η φωτοβολταϊκή ενέργεια προσφέρουν ολοένα και πιο σκληρό ανταγωνισμό για το φυσικό αέριο σε όλη την ενεργειακή αγορά. Η τιμή της μεγάλης κλίμακας αιολικών και φωτοβολταϊκών το 2016 ήταν 65-78 δολάρια Αυστραλίας ανά μεγαβατώρα. Αυτό είναι κάτω από το τρέχουσα χονδρική τιμή ηλεκτρικής ενέργειας στην Εθνική Αγορά Ηλεκτρικής Ενέργειας.

Άφθονα ανέκδοτα στοιχεία δείχνουν ότι η τιμή της αιολικής και της φωτοβολταϊκής ενέργειας έχει πέσει στα 60-70$ ανά MWh φέτος καθώς η βιομηχανία απογειώνεται. Οι τιμές είναι πιθανό να πέσουν κάτω από τα 50 δολάρια Αυστραλίας ανά MWh μέσα σε λίγα χρόνια, για να ταιριάζουν με τις τρέχουσες διεθνείς τιμές αναφοράς. Έτσι, το καθαρό κόστος μετάβασης σε ένα 100% ανανεώσιμο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας τα επόμενα 15 χρόνια είναι μηδενικό σε σύγκριση με τη συνέχιση της κατασκευής και συντήρησης εγκαταστάσεων για το τρέχον σύστημα με ορυκτά καύσιμα.

Το αέριο δεν μπορεί πλέον να ανταγωνιστεί την αιολική και τα φωτοβολταϊκά για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας. Ηλεκτρικές αντλίες θερμότητας διώχνουν αέριο από το νερό και τη θέρμανση χώρου. Ακόμη και για την παροχή θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας για τη βιομηχανία, το φυσικό αέριο πρέπει να κοστίζει λιγότερο από 10 δολάρια Αυστραλίας ανά gigajoule για να ανταγωνιστεί ηλεκτρικούς κλιβάνους που τροφοδοτούνται από αιολική και φωτοβολταϊκή ενέργεια που κοστίζουν 50 A$ ανά MWh.

Είναι σημαντικό ότι όσο περισσότερο αυτό το χαμηλού κόστους Φ/Β και αιολική χρησιμοποιείται στο τρέχον περιβάλλον υψηλού κόστους ηλεκτρικής ενέργειας, τόσο περισσότερο θα μειώνουν τις τιμές.

Στη συνέχεια, υπάρχει το ζήτημα άλλων τύπων χρήσης ενέργειας εκτός από την ηλεκτρική ενέργεια – όπως οι μεταφορές, η θέρμανση και η βιομηχανία. Ο φθηνότερος τρόπος για να κάνετε αυτές τις πηγές ενέργειας πράσινες είναι να ηλεκτρίσετε σχεδόν τα πάντα και στη συνέχεια να τις συνδέσετε σε ένα δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Μια μείωση 55% στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου στην Αυστραλία μπορεί να επιτευχθεί με τη μετατροπή του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, μαζί με τη μαζική υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων για χερσαίες μεταφορές και ηλεκτρικών αντλιών θερμότητας για θέρμανση και ψύξη. Πέρα από αυτό, μπορούμε να αναπτύξουμε ηλεκτρικές οδούς ανανεώσιμων πηγών για την παραγωγή καυσίμων και χημικών ουσιών με βάση τους υδρογονάνθρακες, κυρίως μέσω ηλεκτρόλυσης νερού για τη δέσμευση υδρογόνου και άνθρακα από την ατμόσφαιρα, για να επιτύχουμε μείωση των εκπομπών κατά 83% (με το υπόλοιπο 17% εκπομπές που προέρχονται κυρίως από τη γεωργία και την εκκαθάριση της γης).

Κάνοντας όλα αυτά θα σήμαινε τριπλασιασμός της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που παράγουμε, σύμφωνα με την προκαταρκτική εκτίμηση της ερευνητικής μου ομάδας.

Αλλά δεν υπάρχει έλλειψη ηλιακής και αιολικής ενέργειας για να επιτευχθεί αυτό και οι τιμές πέφτουν ραγδαία. Μπορούμε να οικοδομήσουμε ένα μέλλον καθαρής ενέργειας με μέτριο κόστος, αν το θέλουμε.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Andrew Blakers, Καθηγητής Μηχανικής, Αυστραλιανό Εθνικό Πανεπιστήμιο

Αυτό το άρθρο προέρχεται από Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon