Kako bi se postigli ciljevi dekarbonizacije i ograničilo globalno zagrijavanje na najviše 1,5 stupnjeva kako je dogovoreno u Parizu, proširenje fotonaponske energije na 75 terawata proizvodnje potrebno je u cijelom svijetu. Ovo je rezultat radionice solarnih istraživača iz cijelog svijeta u Freiburgu kojom je predsjedao Fraunhofer institut za solarne energetske sustave (ISE). Uz istraživače iz Fraunhofer ISE, sudjelovali su znanstvenici iz Nacionalnog laboratorija za istraživanje obnovljivih izvora energije (NREL) u Goldenu, Colorado, i Nacionalnog instituta za naprednu industrijsku znanost i tehnologiju (AIST) u Tokiju te 38 drugih institucija iz 15 zemalja.
Potrebno je 25 posto više godišnje
U svojim projekcijama istraživači pretpostavljaju da će svjetska populacija porasti na deset milijardi do 2050. Potrošnja energije također će nastaviti rasti, posebno na globalnom jugu. Cilj od 75 teravata znači da se ekspanzija fotonaponske energije mora povećavati za 25 posto svake godine u sljedećih deset godina i nakon toga nastaviti postojano. Za sada je instaliran samo jedan teravat solarne energije. U sljedeće 23 godine moraju uslijediti još 74 terawata. "Identificiranje ciljnog raspona za potrebno fotonaponsko proširenje koje je u skladu s realno ostvarivim putem do klimatskih ciljeva i mogućeg povećanja fotonaponske proizvodnje ključno je za postavljanje gospodarskih i političkih ciljeva", kaže Andreas Bett, direktor instituta Fraunhofer ISE, objašnjavajući potrebu za specifičnom prognozom širenja.
Vidi također: Solarna ekspanzija – Austrija jedva dosegne broj gigavata
Više nije opcija sniziti prognoze rasta za fotonapon i umjesto toga se oslanjati na druge izvore energije ili čekati da se tehnološka čuda dogode u zadnji čas, tvrde znanstvenici. Optimistični su da će nužno proširenje uspjeti ako se uklone preostale političke, administrativne i energetske prepreke i ne stvaraju nove.
S njim raste industrija
Da bi se postigla potrebna stopa rasta, sama solarna industrija također mora rasti. Međutim, to je u skladu s onim što je fotonapon postigao u proteklim desetljećima. Istraživači ističu da je fotonaponska industrija do sada udvostručila svoju godišnju proizvodnju i instaliranu snagu. Ovom brzinom očekuje se da će sljedeći teravat instalirane proizvodnje biti dostignut 2024. godine. Planirano proširenje kapaciteta polisilicija također sugerira da bi stopa proizvodnje od jednog teravata godišnje mogla biti dostignuta do 2028. ili ranije. Povoljno je što su troškovi izgradnje nove proizvodne linije za solarne ćelije i module padali za 50 posto svake tri godine u posljednjem desetljeću.
Istraživanja se moraju nastaviti
Ali istraživanje se također mora nastaviti nesmanjenim tempom. Ciljevi proširenja mogu se postići samo uz veću učinkovitost modula i ćelija. I ovdje su istraživači uvjereni da će uspjeti. Uostalom, učinkovitost solarnih ćelija porasla je u prosjeku za 0,5 posto godišnje u posljednjih 20 godina. Sve veće veličine ćelija omogućile su povećanje izlazne snage po ćeliji s oko 2,5 na deset vata tijekom ovog razdoblja. "Postigli smo velik napredak, ali ciljeve treba slijediti i ubrzati", kaže Nancy Haegel, ravnateljica Nacionalnog centra za fotonaponsku tehnologiju pri NREL-u. Keiichiro Sakurai, viši istraživač na AIST-u, dodaje: "Tehnološki razvoj igrao je i nastavit će igrati glavnu ulogu u povećanju učinkovitosti i smanjenju troškova solarnih modula."
Industrijalizacija istraživanja daje brže rezultate
Prijenos rezultata istraživanja u masovnu proizvodnju također je brži. Na primjer, bilo je potrebno samo pet godina da tehnologija Topcon, koja se u velikoj mjeri razvija u Fraunhofer ISE, dosegne masovnu proizvodnju. Nedavne analize pokazuju da su sada potrebne samo oko tri godine da se prosječna učinkovitost stanica iz laboratorija prenese u masovnu proizvodnju.
Također zanimljivo: Agrivoltaics-smjernice sada dostupne na engleskom jeziku
Ali postoje i izazovi, posebno u vezi s opskrbnim lancem. To je uglavnom zbog ograničenih materijalnih resursa. Na primjer, solarna industrija sada troši deset posto ukupne svjetske proizvodnje srebra i stoga će vjerojatno postati glavni problem u smislu dostupnosti materijala. Ali i ovdje su istraživači uvjereni da se srebro u dogledno vrijeme može zamijeniti bakrom ili aluminijem. Ipak, važno je razmišljati u ciklusima i planirati eko-dizajn i recikliranje tijekom razvoja.
Promjena opskrbnih lanaca
Osim toga, opskrbni lanci moraju biti premješteni. Komponente solarnih sustava moraju biti proizvedene tamo gdje se koriste. To ne samo da bi smanjilo logističke troškove, već i emisije povezane s transportom. Također bi se osigurala kontinuirana opskrba komponentama.
Cjelokupni rezultati radionice mogu se pronaći u zajedničkom članku "Photovoltaics at multi-terawatt scale: Waiting is not an option" u aktualnom broju časopisa Science za preuzimanje. (su/mfo)