Solar is 's werelds favoriete nieuwe type elektriciteitsopwekking geworden, volgens wereldwijde gegevens waaruit blijkt dat er wordt meer fotovoltaïsche zonne-energie (PV) -capaciteit geïnstalleerd dan enige andere generatietechnologie.

Wereldwijd is in 73 een aantal 2016 gigawatt aan netto nieuwe zon-PV-capaciteit geïnstalleerd. Windenergie kwam op de tweede plaats (55GW), met steenkool naar derde (52GW) gedegradeerd, gevolgd door gas (37GW) en hydro (28GW).

Samen vertegenwoordigen PV en wind 5.5% van de huidige energieopwekking (zoals aan het einde van 2016), maar van cruciaal belang vormden ze bijna de helft van alle netto nieuwe generatie capaciteit die het afgelopen jaar wereldwijd was geïnstalleerd.

Het is waarschijnlijk dat de bouw van nieuwe steenkoolcentrales zal afnemen, mogelijk vrij snel, omdat PV en wind nu bijna overal kostenconcurrerend zijn.

Hydro is nog steeds belangrijk in ontwikkelingslanden die nog steeds rivieren hebben. Ondertussen hebben andere technologieën met lage emissie, zoals kernenergie, bio-energie, thermische zonne-energie en geothermische energie, een klein marktaandeel.

PV en wind hebben nu zulke grote voordelen op het gebied van kosten, productieschaal en supply chains dat het is moeilijk om een ​​andere low-emission technologie te zien die hen uitdaagt binnen het volgende decennium of zo.

Dat is zeker het geval in Australië, waar PV en wind vrijwel alle nieuwe opwekkingscapaciteit omvatten, en waar zon-PV-capaciteit is ingesteld om 12GW te bereiken door 2020. Wind- en zon-PV worden geïnstalleerd met een gecombineerd tarief van ongeveer 3GW per jaar, grotendeels gedreven door de federale overheid Renewable Energy Target (RET).

Dit is een verdubbeling ten opzichte van de afgelopen jaren en een welkome terugkeer naar groei na enkele jaren van ingetogen activiteit als gevolg van politieke onzekerheid over de RET.

Als dit percentage wordt gehandhaafd, zal 2030 meer dan de helft van de Australische elektriciteit uit hernieuwbare energie halen en zal Australië zijn belofte krachtens de klimaatovereenkomst van Parijs puur door emissiebesparingen binnen de elektriciteitssector.

Als Australië het dubbele gecombineerde PV- en windinstallatiepercentage tot 6GW per jaar zou verdubbelen, zou het 100% hernieuwbare elektriciteit bereiken in ongeveer 2033. Modellering door mijn onderzoeksgroep suggereert dat dit niet moeilijk zal zijn, aangezien deze technologieën nu goedkoper zijn dan elektriciteit uit nieuwgebouwde kolen en gas.

Hernieuwbare toekomst binnen bereik

Het voorschrift voor een betaalbaar, stabiel en haalbaar 100% hernieuwbaar elektriciteitsnet is relatief eenvoudig:

1. Gebruik voornamelijk PV en wind. Deze technologieën zijn goedkoper dan andere technologieën met lage emissies, en Australië heeft veel zon en wind, en daarom zijn deze technologieën al op grote schaal toegepast. Dit betekent dat ze, in vergelijking met andere hernieuwbare energiebronnen, betrouwbaarder prijsprojecties hebben en de noodzaak vermijden van heroïsche aannames over het succes van meer speculatieve opties voor schone energie.

2. Genereer de distributie over een zeer groot gebied. Verspreiding van wind- en PV-voorzieningen over grote oppervlakken - zeg een miljoen vierkante kilometer van Noord-Queensland naar Tasmanië - biedt toegang tot een groot aantal verschillende weersomstandigheden en helpt ook om pieken in de vraag van gebruikers weg te werken.

3. Bouw interconnectoren. Verbind het brede netwerk van PV en wind met hoogspanningslijnen van het type dat al wordt gebruikt om elektriciteit tussen staten te verplaatsen.

4. Voeg opslag toe. Opslag kan helpen energieopwekking in overeenstemming te brengen met vraagpatronen. De goedkoopste optie is gepompte waterkrachtopslag (PHES), met ondersteuning van batterijen en demand management.

Australië heeft momenteel drie PHES-systemen - Tumut 3, Kangaroo Valley en Wivenhoe - die allemaal op rivieren zijn. Maar er is een enorm aantal potentiële off-river-sites.

In een project gefinancierd door de Australian Renewable Energy Agency, we hebben geïdentificeerd over 5,000 plaatsen in Zuid-Australië, Queensland, Tasmanië, het district van Canberra en het district Alice Springs die mogelijk geschikt zijn voor verpompte hydroopslag.

Elk van deze sites heeft tussen 7 en 1,000 maal het opslagpotentieel van de Tesla-batterij wordt momenteel geïnstalleerd om het Zuid-Australische raster te ondersteunen. Bovendien heeft gepompte waterkracht een levensduur van 50 jaar, vergeleken met 8-15 jaar voor batterijen.

Belangrijk is dat de meeste van de toekomstige FES-sites zich bevinden in de buurt van waar mensen wonen en waar nieuwe PV- en windparken worden gebouwd.

Zodra de zoektocht naar sites in New South Wales, Victoria en West-Australië voltooid is, verwachten we dat ze zullen ontdekken 70-100 maal meer PHES-energieopslag dan nodig is om een ​​100% hernieuwbaar elektriciteitsnet in Australië te ondersteunen.

Het raster beheren

Fossiele brandstofgeneratoren bieden momenteel een andere service aan het elektriciteitsnet, naast het opwekken van elektriciteit. Ze helpen vraag en aanbod in balans te brengen, op tijdschalen tot seconden, door middel van de "trage energie" opgeslagen in hun zwaar draaiende generatoren.

Maar in de toekomst kan deze service worden uitgevoerd door vergelijkbare generatoren die worden gebruikt in gepompte hydrosystemen. En vraag en aanbod kunnen ook worden gecombineerd met behulp van snel reagerende batterijen, vraagbeheer en 'synthetische inertie' van PV en windparken.

Wind en PV leveren steeds zwaardere concurrentie voor gas op de energiemarkt. De prijs van grootschalige wind en PV in 2016 was A $ 65-78 per megawattuur. Dit is onder de huidige groothandelsprijs van elektriciteit op de nationale elektriciteitsmarkt.

Overvloedig anekdotisch bewijs suggereert dat de prijs van wind en PV-energie dit jaar is gedaald tot A $ 60-70 per MWh naarmate de industrie van start gaat. Binnen enkele jaren zullen de prijzen onder A $ 50 per MWh dalen, om te voldoen aan de huidige internationale benchmarkprijzen. De nettokosten van de overstap naar een 100% hernieuwbaar elektriciteitssysteem in de volgende 15-jaren zijn dus nul vergeleken met het blijven bouwen en onderhouden van faciliteiten voor het huidige fossielgestookte systeem.

Gas kan niet langer concurreren met wind en PV voor levering van elektriciteit. Elektrische warmtepompen drijven gas uit het water en ruimteverwarming. Zelfs voor levering van hoge-temperatuurwarmte voor de industrie, moet gas minder kosten dan A $ 10 per gigajoule om te concurreren met elektrische ovens aangedreven door wind en PV-stroomkosten A $ 50 per MWh.

Belangrijk is dat hoe meer goedkope PV en wind worden gebruikt in de huidige dure elektriciteitsomgeving, hoe meer ze de prijzen zullen verlagen.

Dan is er de kwestie van andere vormen van energieverbruik naast elektriciteit - zoals transport, verwarming en industrie. De goedkoopste manier om deze energiebronnen groen te maken, is door vrijwel alles te elektrificeren en ze vervolgens aan te sluiten op een elektriciteitsnet met behulp van hernieuwbare energiebronnen.

Een reductie van 55% van de Australische broeikasgasemissies kan worden bereikt door omzetting van het elektriciteitsnet in hernieuwbare energiebronnen, samen met de massale invoering van elektrische voertuigen voor vervoer over land en elektrische warmtepompen voor verwarming en koeling. Daarnaast kunnen we hernieuwbare, elektrisch aangedreven routes ontwikkelen om brandstoffen en chemicaliën op basis van koolwaterstof te produceren, voornamelijk door elektrolyse van water om waterstof en koolstofafvang uit de atmosfeer te verkrijgen, om een ​​83% emissiereductie te realiseren (met het resterende 17% van emissies voornamelijk afkomstig van landbouw en opruiming van land).

Dit alles zou betekenen dat we de hoeveelheid elektriciteit die we produceren verdrievoudigen, volgens de voorlopige schatting van mijn onderzoeksgroep.

Maar er is geen tekort aan zonne- en windenergie om dit te bereiken en de prijzen dalen snel. We kunnen een schone energietoekomst opbouwen tegen een bescheiden kostprijs als we dat willen.

Over de auteur

Andrew Blakers, hoogleraar techniek, Australian National University

Dit artikel is van The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon