Fuente: Solarpaces.org
Un nuevo estudio en Nature Communications; El aumento de costos en el suministro de electricidad para lograr la neutralidad de carbono en China calcula el nuevo gasto total necesario para reemplazar los combustibles fósiles por electricidad para 2050 (junto con los costos de otros tres escenarios menos ambiciosos que no se analizan aquí)
Este objetivo implicará un aumento constante al ritmo muy rápido de hoy para cumplir con un objetivo intermedio para 2030 y, en última instancia, para cumplir con el objetivo de China de neutralidad de carbono para 2050.
“En este artículo más reciente, que hemos publicado en Nature Communications, tratamos de explorar cómo se ve este sistema de energía si queremos lograr la neutralidad de carbono en el sector eléctrico de China en 2050”, explicó el autor correspondiente Ning Zhang en la Universidad de Tsinghua.
El estudio se realizó con la colaboración de la Organización de Cooperación y Desarrollo de Interconexión Energética Global, y con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de China sobre sistemas de energía con bajas emisiones de carbono. La investigación no es un producto directo encargado por el gobierno nacional, pero es útil para apoyar la planificación gubernamental de los sistemas de energía.
¿Cuánta capacidad neutral en carbono y cómo cambiarán los costos?
“Así que esta es la primera pregunta que vamos a responder y la conclusión es que necesitamos mucho, más de 5,8 teravatios de energía eólica y fotovoltaica”, dijo Zhang.
“Un impacto importante es que el gobierno debe darse cuenta de que si queremos alcanzar el pico de emisiones en 2030, para la neutralidad de carbono en 2050, necesitamos más energía renovable de lo que pensábamos antes”.
En 2020, se planteó la estimación de 2030 de cuánta energía libre de emisiones se necesitará para estar en camino hacia el objetivo de neutralidad de carbono de 2050. Anteriormente, la estimación era de 1200 GW para 2030, pero ahora la estimación es de unos 1800 GW para 2030.
Sin embargo, China ya está en camino de lograr ese objetivo intermedio más alto, dijo: “Para fines de 2021, alcanzamos más de 600 GW. Durante los últimos tres años, hemos crecido alrededor de 100 GW por año, por lo que creo que a la velocidad actual no tiene que acelerarse mucho para alcanzar los 1800 GW para 2030”.
Después de 2030, a medida que aumenta la neutralidad de carbono de la red, el documento calcula una mayor carga esperada a medida que los usuarios industriales comienzan a cambiar de combustibles fósiles como el carbón para calefacción y refrigeración a electricidad para reducir sus emisiones. Para 2060, el objetivo de China es lograr la neutralidad de carbono en toda la economía. A diferencia de la mayoría de las naciones occidentales, donde solo una cuarta parte de la demanda es industrial, en China, el 68% de la demanda en la red es generada por la industria.
Para lograr el escenario de neutralidad de carbono mientras se satisfacen las necesidades de energía proyectadas para 2050, el estudio estima que esto aumentaría el costo del suministro de electricidad en casi un 20 %, a 8,4 centavos por kWh en USD, a un costo anual para el PIB de 0,62 %.
El documento establece: “En CN2050, el costo del suministro de electricidad aumenta en 9,6 CNY¢/kWh (1,39 USD¢/kWh”), o 19,9%, durante los 30 años a 57,9 CNY¢/kWh (8,40 USD¢/kWh) en 2050. El proceso no es lineal y se puede dividir aproximadamente en tres etapas. Durante los primeros cinco años, la curva de costos es relativamente plana, aumentando solo 1,1 CNY ¢/kWh. Entre 2025 y 2045, el costo se dispara un 17,0%, alcanzando los 57,8 CNY¢/kWh (8,38 USD¢/kWh). Con la neutralidad de carbono casi alcanzada en 2045, el crecimiento de los costos se ralentiza nuevamente debido a una mayor reducción en los costos de capital de energía renovable por kW y la retirada total de la energía del carbón en los últimos cinco años”.
El siguiente gráfico muestra qué costos serán más altos (azul) y cuáles serán más bajos (naranja) con la nueva generación prevista para 2050.
Por ejemplo, a medida que se reduce el uso de carbón, la cantidad gastada en construcción (CAP) y operación (OP) de energía de carbón se reduciría drásticamente, mientras que, por el contrario, la construcción de generación renovable o, en menor medida, su mantenimiento (MAI) sería mayor a medida que se construye más.
CSP de recursos flexibles para reemplazar el carbón o el gas
En las cinco provincias de China con los mejores recursos solares (DNI) para energía solar concentrada (CSP), se ha incluido como un componente de enormes complejos renovables a escala de gigavatios que normalmente incluyen energía fotovoltaica y eólica. Un complejo con 700 o 900 MW de fotovoltaica normalmente incluirá una planta de CSP de torre de 100 MW con almacenamiento térmico (consulte China ahora tiene 30 proyectos de CSP con almacenamiento de energía térmica en curso).
Zhang señaló que China está aumentando intencionalmente el almacenamiento junto con el aumento de las energías renovables intermitentes. Después de que la empresa generadora elige el terreno y hace propuestas para desarrollar complejos renovables, el gobierno nacional o provincial evalúa y comisiona las propuestas renovables, según la capacidad del proyecto.
“Hay una política de que si hay una energía renovable grande, es mejor tener una producción relativamente despachable o muy estable; por lo tanto, en ese sentido, existe una proporción de CSP a PV y parque eólico que puede obtener más fácilmente una producción constante, una cartera óptima para que pueda evitar la penalización de grandes errores de pronóstico que pueden haber sido penalizados por la reducción”.
En los primeros años, China experimentó inicialmente altas tasas de reducción con su tasa de crecimiento líder mundial de energía fotovoltaica y eólica.
El documento establece: En efecto, se construirá un tipo de sistema de energía completamente nuevo, con recursos eólicos y fotovoltaicos que sirvan como núcleo en términos de generación de energía y varios recursos de generación flexible que sirvan como contribuyentes de servicios auxiliares. Se requerirán grandes inversiones en ESS, unidades CSP y líneas de transmisión para cumplir con los requisitos de seguridad para la capacidad de reserva, la inercia mínima del sistema y el balance de energía en tiempo real. Además, la interconexión interprovincial de la red debe transformarse gradualmente de un simple canal de transmisión de energía a una plataforma que admita el intercambio bidireccional de energía entre regiones con diferentes recursos de generación.
El beneficio que aporta la energía térmica de CSP para estabilizar la red no es solo el almacenamiento de energía térmica a largo plazo para energía solar gestionable a bajo costo, sino también la inercia de la masa giratoria.
“Lo que descubrimos es que con su generador síncrono que se conecta directamente a la red, la CSP reemplazará al carbón o al gas para actuar como recursos flexibles para proporcionar inercia en el futuro”, dijo.