Учени представят пълен обзор на изследванията за 100% възобновяема енергийна система

100% ВЕИ системите могат да посрещнат всички енергийни нужди (не само електроенергия) във всички региони на света на ниска цена. Системите, базирани на 100% възобновяема енергия, са не само технически и технологично осъществими, но и икономически ефективни. Това са основните изводи от всички изследвания в областта на слънчевата енергетика, става ясно от статията „За историята и бъдещето на изследванията на 100% системи за възобновяема енергия“, публикувана в списанието на IEEE Access.

В публикуваното изследване е описана подробно еволюцията на научните изследвания в тази област.

Първите теоретични изследвания на енергийни системи, в които 100% от енергийните източници са възобновяеми, са публикувани още през 70-те години на миналия век в отговор на петролната криза, но остаават почти незабелязани. Темата започва да привлича внимание в средата на 2000-те години, а от около 2009 г. се наблюдава значително увеличение на броя на публикациите.

Методологичните етапи са разграничени между местни, национални и глобални перспективи; използване на часови интервали от време при моделиране; описание не само на електроенергетиката, но и на енергийния сектор като цяло; интегрални подходи, които разглеждат променливостта на слънчевата и вятърната енергия чрез преобразуване и съхранение, комбинирани с управление на търсенето и „секторни синергии“ (електрификация на транспорта и промишлеността, трансформиране на енергия в X и водород в X). Нова посока в анализа е интегрирането на технологии за отстраняване на въглероден диоксид (CDR).

Основното заключение на по-голямата част от проучванията е, че 100% ВЕИ системите могат да посрещнат всички енергийни нужди (не само електроенергия) във всички региони на света на ниска цена. Нови изследвания все повече показват, че системите, базирани на 100% възобновяема енергия, са не само технически и технологично осъществими, но и икономически ефективни.

Вече има почти консенсус, че слънчевата фотоволтаична и вятърната енергия ще доминират в енергийната система на бъдещето. Това се посочва и в графиката в началото, която очертава възможността за производството на слънчева и вятърна енергия през 2050 г. в различни модели.

В резултат на това днес има холистична визия за преход към икономика с нетни отрицателни парникови газове, която може да ограничи глобалното затопляне до 1,5°C по устойчив и рентабилен начин, с добре дефиниран въглероден баланс. Такава икономика ще се основава на 100% възобновяема енергийна система, което също предполага използването на 100% възобновяема енергия в промишлеността и технологиите за отстраняване на въглерод.

Първоначално проучванията на 100% ВЕИ енергийни системи са изправени пред силен скептицизъм. Следователно публикуваната работа включва и отговори на сериозните критици по този въпрос.

Авторите идентифицират областите за по-нататъшни изследвания за подобряване на симулацията. По-специално, се говори за по-дългосрочни (до края на века) модели, в които всички сектори на производство и потребление на енергия, както и системите за отстраняване на въглероден диоксид, се разглеждат интегрирано. Освен това е необходим допълнителен анализ на достатъчността на критичните материали, така че потенциалните ограничения да могат да бъдат идентифицирани предварително и да могат да се разработят стратегии за смекчаване.

Необходими са методологични подобрения за оценка на междугодишните промени в енергийните ресурси, както и за геопространствен анализ на взаимосвързани региони. Необходими са по-детайлни проучвания, за да се докаже възможността за работа на енергийни системи със 100% инверторни ресурси в асинхронен режим на работа, както и да се пренесат тези потенциални ограничения върху моделите на електроенергийната система. Също така е препоръчително да се проведат всеобхватни проучвания за взаимното сравнение на различни модели на 100% системи за възобновяема енергия.