Navzdory velké zeměpisné šířce se předpokládá, že severská země do roku 2050 instaluje téměř 70 GW solární kapacity, čímž překonají novou jadernou energii a vytvoří synergickou páteř s větrnou energií.
HELSINKI- Když energetici pomyslí na Finsko, obvykle si představí zasněžené zimy, rozlehlé lesy a velkou závislost na jaderné energii a bioenergii. Solární fotovoltaika (FV) jen zřídka přichází na mysl jako základní kámen energetické strategie severského národa. Rostoucí počet výzkumů energetických systémů z univerzity LUT však tento předpoklad zpochybňuje-a zjištění jsou ohromující.
Očekává se, že solární fotovoltaické systémy nejsou okrajovým hráčem, ale podle instalované kapacity se v budoucím finském energetickém systému stanou dominantní technologií. V několika scénářích se kapacita solárních fotovoltaických elektráren v zemi má rozšířit z dnešních téměř 2 gigawattů (GW) na68 GW do roku 2050-představuje 62 % celkové instalované elektrické kapacity v zemi a 30 % vyrobené elektřiny.
Výhoda 'Nightless Night'
Jedním z nejtrvalejších mýtů v energetickém sektoru je, že oblasti s vysokou-šířkou se nemohou spoléhat na solární fotovoltaiku. Výzkum obrací tento předpoklad za hlavu tím, že zdůrazňuje fenomén „Noci bez noci“. V oblastech, jako je finské Laponsko, které se nacházejí převážně za polárním kruhem, může být sluneční záření v letních měsících dostupné nepřetržitě.
Toto půlnoční slunce vytváří silnou sezónní komplementaritu s bohatými finskými zdroji větrné energie. Zatímco větrná energie na pevnině dominuje zimním měsícům,-kdy jsou rychlosti větru nejvyšší,-výrazy solárních FV na jaře a v létě zaplňují mezeru ve výrobě elektřiny přesně při poklesu rychlosti větru. Studie o prostorové optimalizaci solárních a větrných kapacit zdůraznily tuto komplementární povahu, přičemž sezónní a denní modely podporují jejich synergický potenciál stabilizovat síť.
"Poučení je jasné: hodnota solární fotovoltaiky nespočívá pouze v jejím ročním výnosu, ale v jejím sezónním načasování," poznamenávají vědci. Tím, že PV ovládá léto, umožňuje systému sklízet větrnou energii od podzimu do jara a využívat bioenergii jako poskytovatele flexibility-vytvářející robustní, celoroční-obnovitelnou základní dodávku. V praxi to znamená, že solární elektrárny umístěné podél finského pobřeží již nyní generují o 10–15 % více energie než elektrárny postavené ve vnitrozemí, a to díky menšímu počtu zamračených dnů.
Solar překonává novou jadernou energii
Výzkum přináší obzvláště ostré poselství pro finské jaderné ambice. Zatímco se Finsko na klimatickém summitu COP28 zavázalo ztrojnásobit globální jadernou kapacitu do roku 2050, ekonomická realita vypráví jiný příběh. Když se postavíme proti solární fotovoltaické a větrné energii v rámci bezplatné{4}}optimalizace tržních nákladů,nová jaderná energie nemůže konkurovat-včetně malých modulárních reaktorů (SMR).
Podle studie má scénář „jaderného ztrojnásobení“ za následek roční náklady na systém, které jsouo 71 % až 84 % vyššínež systém založený na obnovitelných zdrojích-. I při použití extrémně optimistických předpokladů financování s příznivými kapitálovými náklady na jadernou energii zůstává systém založený na silně solárních PV- a větrných-o 37% levnější.
Díky strmému poklesu kapitálových výdajů na solární fotovoltaiku klesají vyrovnané náklady na elektřinu (LCOE) ve finských scénářích téměř 100% obnovitelné energie na zhruba33 EUR za megawatt-hodinu do roku 2050. Pro tvůrce politik a energetické investory jsou náklady obětované příležitosti do očí bijící: upřednostňování drahých SMR odvádí rozhodující kapitál od rychle nasazovatelných solárních fotovoltaických projektů, které nabízejí rychlejší a výrazně levnější cestu k dekarbonizaci.
Deep Sector Coupling: The Industrial Game-Changer
Finské ekonomice dominují těžký, energeticky-intenzivní průmysl, jako je celulóza a papír, cement, ocel a chemický-odvětví, která je notoricky obtížné elektrifikovat. Jen v jihovýchodním Finsku představuje průmysl 80 % konečné poptávky po energii.
Odpověď spočívá vhluboké sektorové propojeníaPower-na-Xtechnologií. Během letních měsíců, kdy solární fotovoltaika vrcholí a ceny elektřiny se blíží nule, může být hojná energie nasměrována do elektrolyzérů k výrobě obrovského množství zeleného vodíku. Tento vodík lze přivádět přímo do výroby zelené oceli nebo jej skladovat v podzemních kavernách, aby bylo možné nepřetržitě po celý rok provozovat továrny na e-palivo a e-chemickou syntézu.
Finsko má také jedinečnou výhodu: jeho velké celulózky a papírny vypouštějí miliony tun biogenního CO₂. Bodové-zachycování tohoto CO₂ poskytuje velkou ekonomickou výhodu oproti extrakci CO₂ přímo ze vzduchu. Výzkum odhaluje, že při využití bodového-záchytu zdroje se primárními dodavateli CO₂ stávají elektrárny-na biomasu a celulózky a papírny, které přispívají93,8 % celkového CO₂potřebné pro e-palivo a e-chemickou syntézu.
Spojením levné solární fotovoltaické a větrné elektřiny se zachyceným biogenním CO₂ má Finsko pozici stát se významným evropským centrem pro udržitelný e-metanol, e-amoniak a kapaliny Fischer-Tropsch. Solární FV a větrná energie v podstatě fungují jako primární motor přeměňující průmyslový odpad CO₂ na vysoce-hodnotná, exportovatelná zelená paliva.
Topení v mrazivém klimatu
V zemi, kde je vytápění otázkou přežití, výzkum odhaluje další nečekanou synergii. Vzhledem k tomu, že solární FV tlačí ceny elektřiny během slunečných období k nule, mohou elektrické kotle přeměňovat elektřinu na teplo, které se ukládá v zásobnících tepelné energie dálkového vytápění. Je zajímavé, že modely často volí pro průmyslové a dálkové vytápění jednoduché, levné -odporové elektrické ohřívače před vysoce účinnými tepelnými čerpadly-, protože solární fotovoltaika poskytuje v létě tak hojnou a levnou elektřinu, že nízké počáteční náklady na elektrické kotle převažují nad zvýšením účinnosti dražších tepelných čerpadel.
Globální lekce
Výzkum nabízí několik poznatků pro globální solární průmysl. První,zeměpisná šířka není limit: pokud se solární fotovoltaika může stát páteří energetického systému severského národa, jeho životaschopnost v mírných a rovníkových oblastech je nezpochybnitelná. Zadruhé, „Noc bez noci“ dokazuje, že extrémní letní generace může kompenzovat zimní deficity, když je spárována s větrnou energií. Za třetí, solární FV jenízkonákladový-náklad umožňující propojení sektorů-jeho skutečná hodnota sahá daleko za elektrickou síť a slouží jako katalyzátor pro ekonomiku Power-to{2}}X. Předimenzováním FV pro provoz elektrolyzérů a elektrických kotlů během špičky slunce mohou průmyslová odvětví ukládat energii jako molekuly a tepelnou energii, čímž překlenují propast mezi letním sluncem a zimní poptávkou.
Celkový přechod pro Finsko znamená investice ve výši460 miliard eur do roku 2050se 100 GW kapacity obnovitelné energie, 19 GW výkonu-k-X kapacit a elektrifikace dodávek tepla pro průmysl-vedoucí k systému energetického-průmyslu s nižšími ročními náklady než dnes.
S více nežVe Finsku je již naplánováno 300 solárních projektů v užitkovém měřítku-, s celkovou kapacitou 26 GW, jsou položeny základy pro transformaci, která by mohla předefinovat možnosti obnovitelné energie v regionech s vysokou-šířkou. Půlnoční slunce, jak se ukázalo, může být ve Finsku nejvíce podceňovaným energetickým zdrojem.
