Indiens ambitiøse mål om 450 gigawatt vedvarende energikapacitet inden 2030 kunne gå endnu længere, siger tre økonomer.
Til sammenligning er landets samlede energiproduktionskapacitet i dag ca. 380 gigawatt, hvoraf 90 gigawatt er af vedvarende energi, eksklusive store vandkraftværker. Hvordan denne plan udformes, vil diktere, hvor mange fossile brændsels kraftværker de kan undgå at bygge.
Efterhånden som befolkningerne vokser, øges levestandarden, og flere mennesker får adgang til moderne bekvemmeligheder, lande bliver nødt til at udvide deres energiproduktionskapacitet.
Indien, med sin hurtigt udviklende økonomi og en befolkning på mere end 1.3 milliarder, indbegreber denne tendens. Landet befinder sig ved et korsvej med hensyn til sin energifremtid: Små beslutninger i dag vil lyde i de kommende år.
Baseret udelukkende på økonomi mener University of California, Santa Barbaras Ranjit Deshmukh og medforfattere Duncan Callaway og Amol Phadke, at Indien bør fordoble vedvarende energi. Deres råd stammer fra en udtømmende analyse af Indiens strømforbrug, vejrmønstre og energiinfrastruktur. Resultaterne, der blev offentliggjort i Proceedings of National Academy of Sciences, angiver, at mens vedvarende energi ikke vil fjerne behovet for nogle yderligere fossile brændselkraftværker, er landet godt positioneret til at drage fordel af grønne energikilder.
Afbødning af kulstofemissioner er kun en bekymring, når det kommer til udviklingslande som Indien. "De fleste af disse lande har lave historiske kulstofemissioner sammenlignet med mere industrialiserede lande," siger Deshmukh, en assisterende professor i miljøstudieprogrammet, som leder Clean Energy Transformation Lab. ”Så den tilgang, vi tager, er, at hvis vedvarende energi giver økonomisk mening, så skulle disse lande anvende mere af det. ”
Fordi omkostningerne ved vind og sol samt opbevaring af batterier falder så hurtigt, forklarer Deshmukh, at det faktisk er omkostningseffektivt at installere disse teknologier i stedet for konventionelle fossile brændstofteknologier, som kul og naturgas, uanset miljøhensyn.
Indiens energikapacitet og fremtidige efterspørgsel
For at nå frem til disse konklusioner skabte forskerne en omfattende model af Indiens elsystem. De udviklede skøn over landets sol- og vindressourcer ved hjælp af geografisk analyse og vejrdata sammen med Indiens nuværende energikapacitet og forudsigelser af dets energibehov i fremtiden. For hvert muligt mål for vedvarende energi og blanding af vind- og solkapacitet bestemte modellen mængden af ny konventionel kapacitet, der var nødvendig for at imødekomme efterspørgslen i alle årstimer.
”Modelens hidtil usete detaljer om tilgængelighed af vind- og solressourcer gav grundlag for at undersøge, hvordan en række vigtige scenarier for Indiens belastningsvækst og teknologiomkostninger kunne påvirke fremtiden for Indiens elsektor,” siger Callaway, lektor i energi og ressourcer ved UC Berkeley.
Deshmukh og kolleger fandt ud af, at i modsætning til de gængse antagelser ville opfyldelse af høje vedvarende mål ikke afværge behovet for at bygge et betydeligt antal fossile brændselkraftværker på grund af Indiens specifikke vejrmønstre og kravene til at imødekomme den maksimale elektricitetsbehov. Imidlertid er det ikke hele billedet at undgå ny fossil brændstofkapacitet, hævder han.
Energikilder som sol og vind udgør en udfordring for netoperatører, da de kun kan levere energi under visse vejrforhold, som ikke altid stemmer overens med energiforbruget. Dette betyder, at selv de mest progressive elnet skal omfatte konventionelle kraftværker som kul og naturgas, der kan levere elektricitet efter behov. En udvidelse af landets kapacitet til vedvarende energi kan dog gøre det muligt for operatører at køre disse fossile energikilder sjældnere.
”Du kan udnytte en betydelig mængde vedvarende energi, men det undgår måske ikke meget af den planlagte kapacitet for fossile brændstoffer,” siger Deshmukh. ”Men betyder det, at du ikke skal udvikle vedvarende energi? Nej. Jo mere vedvarende energikapacitet du installerer, jo mindre ofte har du brug for at drive disse kulanlæg. ”
Denne lille nuance kan gøre en stor økonomisk forskel. Indien skal muligvis bygge mere konventionelle kraftværker for at imødekomme spidsbelastningen uanset dets investeringer i vedvarende kapacitet. Når det er sagt, er vedvarende energi blevet billigere end konventionelle energikilder simpelthen ved at undgå brændstofomkostningerne, der ellers skulle brydes eller, i tilfælde af naturgas, importeres for at generere den samme elektricitet. Baseret på hans simulering af et par hundrede scenarier hævder Deshmukh og hans kolleger, at Indien kunne øge sit mål til 600 GW vedvarende kapacitet inden 2030 og kun øge omkostningerne for sine forbrugere med en lille mængde - eller i mange tilfælde faktisk reducere omkostningerne .
Brug monsunvinden?
Hvad mere er, med sine udtalt årstider, er Indien også godt placeret til at udnytte den store mængde vindenergi, der er tilgængelig under monsunerne, forklarer Deshmukh. Og mens vinden måske ikke blæser året rundt, når den blæser, er den mere konsekvent end solen, der går væk om natten. Det betyder, at netoperatører kan planlægge at lukke kulanlæg under monsunerne på en måde, der simpelthen ikke er mulig lige nu med solenergi. Desuden ville de fleste vindsteder, der sandsynligvis vil blive udviklet i Indien, generere mere energi fra den samme produktionskapacitet i forhold til sol.
I dette lys anbefaler Deshmukh, at landet skifter sine mål, som i øjeblikket understreger solkapacitet, mere mod vind. ”Vinddominerede eller afbalancerede vind- og solmål er mere økonomiske og kræver færre kul- og gasanlæg,” siger han. Når det er sagt, kan forbedret batterilagring gøre solenergi mere konkurrencedygtig.
Batterier bliver et omkostningseffektivt værktøj til at udjævne forskelle mellem energiforsyning og -efterspørgsel. De kan lagre ren energi i tider med højeste efterspørgsel og afværge behovet for at tilkalde konventionelle kraftværker, især de dyre, der vil blive brugt sjældent. Uden denne evne til at lagre og skifte energi er vedvarende energi muligvis ikke i stand til at forhindre behovet for at opføre nye kul- og naturgaskraftværker, hvis Indien håber at imødekomme den største efterspørgsel.
Heldigvis bliver priserne allerede så lave, at det snart vil være billigere at installere batterier til opbevaring af energi, når efterspørgslen er lav sammenlignet med stigende elproduktion, når efterspørgslen er høj. Dette vil flytte økonomiske faktorer endnu mere mod vedvarende energi.
Undersøgelsen er baseret på tidligere vejrdata snarere end prognoser, men forskere ved, at vejrmønstre ændrer sig over hele verden, især Indiens monsuner. Deshmukh anerkender grænsen, som dette har lagt for hans resultater, og tilføjer, at han planlægger at indarbejde forudsagte vejrmønstre i kommende forskning. Faktisk har han og hans kolleger allerede udviklet en ny model, der gør det muligt for dem at simulere Indiens fremtidige elsystem under forskellige forhold. Han har til hensigt at bruge det til at undersøge virkningerne af dekarbonisering på landets energimarked samt lokale miljøpåvirkninger og stille det til rådighed for beslutningstagere og planlæggere, der udarbejder fremtidige investeringer.
Deshmukh, der voksede op i Indien, arbejdede sammen med embedsmænd fra Power Systems Operation Corporation om undersøgelsen.
Han analyserer også de fremtidige elsystemer i 12 lande i det sydlige Afrika. Han er nysgerrig, hvilken indflydelse billig vind og sol kan have på regionens energiudviklingsplaner. Et regionalt net med begrænset transmissionskapacitet forbinder nogle af disse nationer, og Deshmukh mener, at udvikling af dette net til sit fulde potentiale kan være afgørende for regionens fremtid med lavt kulstofindhold.
kilde: UC Santa Barbara
