Οι κρυφές ανακαλύψεις και οι καινοτομίες που καθιστούν πιο προσιτή την ηλιακή ενέργεια - Το ταξίδι πίσω στο 1970 και η έρευνα του ΜΙΤ

Από τη δεκαετία του 1970, η τιμή των ηλιακών πάνελ έχει μειωθεί κατά περισσότερο από 99%. Αυτό έχει μετατρέψει την πάλαι ποτέ δαπανηρή τεχνολογία σε μια ευρέως χρησιμοποιούμενη πηγή ενέργειας για εκατομμύρια σπίτια, μια πηγή που έχει αναδιαμορφώσει τις αγορές ενέργειας παγκοσμίως.

 Μια νέα μελέτη του MIT που δημοσιεύτηκε στο PLOS ONE αποκάλυψε γιατί οι τιμές της ηλιακής ενέργειας έχουν καταρρεύσει τόσο πολύ, αποκαλύπτοντας τον περίπλοκο ιστό των κρυφών ανακαλύψεων, οι οποίες κατέστησαν τα φωτοβολταϊκά (Φ/Β) συστήματα μια παγκόσμια μηχανή αλλαγής για τους στόχους μηδενικών εκπομπών.

 Τα συγκεκριμένα ευρήματα δείχνουν πώς δεκαετίες καινοτομίας, μεγάλο μέρος της οποίας προέρχεται εκτός του ενεργειακού τομέα, έχουν καταστήσει την ηλιακή ενέργεια mainstream. Προσφέρουν επίσης, πολύτιμα μαθήματα, τα οποία θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μείωση του κόστους και άλλων ανανεώσιμων τεχνολογιών.

 Μια σειρά από ανακαλύψεις

Οι ερευνητές στο MIT εντόπισαν 81 ξεχωριστές καινοτομίες που έχουν μειώσει το κόστος των φωτοβολταϊκών συστημάτων από το 1970. Αυτές κυμαίνονταν από αλλαγές στο εσωτερικό των πάνελ - όπως η κοπή με σύρμα, μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την κοπή μεγάλων μπλοκ πυριτίου σε λεπτά πλακίδια ηλιακών κυψελών, μειώνοντας σημαντικά τα απόβλητα πυριτίου - έως συστημικές βελτιώσεις, όπως ταχύτερες διαδικασίες αδειοδότησης για νέα έργα.

 Αυτές οι ανακαλύψεις δεν προήλθαν μόνο από τον κόσμο της ηλιακής ενέργειας. Καινοτομίες σε τομείς τόσο ποικίλους όσο οι ημιαγωγοί, η μεταλλουργία, η υαλουργία, ακόμη και οι νομικές μεταρρυθμίσεις έπαιξαν έναν εκπληκτικό ρόλο στη μείωση του κόστους και στην ενίσχυση της απόδοσης της ηλιακής ενέργειας.

 Η Kostantsa Rangelova, αναλύτρια παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας στο ενεργειακό think tank Ember, εξηγεί ότι αυτές οι σταδιακές βελτιώσεις είναι πιο αποτελεσματικές όταν συνδυάζονται με «μηχανισμούς υψηλότερου επιπέδου, όπως η μάθηση μέσω της πράξης και οι οικονομίες κλίμακας», που σημαίνει ότι καθώς η παραγωγή αυξάνεται, τα μικρά κέρδη μεγεθύνονται σε σημαντικές μειώσεις κόστους.

 «Η ιστορία του πώς η ηλιακή ενέργεια έγινε η φθηνότερη μορφή ηλεκτρικής ενέργειας στην ιστορία, σύμφωνα με τα λόγια του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας, είναι μια ιστορία ενός σταθερού ρυθμού συστηματικών σταδιακών καινοτομιών που έφεραν νέα υλικά, εργαλεία και διαδικασίες, συνδυάζοντας συχνά αυτά τα στοιχεία για να βελτιώσουν την αποδοτικότητα και να μειώσουν το κόστος», λέει.

 Η ηλιακή ενέργεια πλησιάζει σε σημείο καμπής στην Ευρώπη

Ο αντίκτυπος αυτών των μακροπρόθεσμων περικοπών κόστους είναι πλέον σαφής στο ενεργειακό μείγμα της Ευρώπης.

Τον Ιούνιο, η ηλιακή ενέργεια παρήγαγε περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από οποιαδήποτε άλλη πηγή στην ΕΕ για πρώτη φορά στην ιστορία, ένα συμβολικό ορόσημο που έρχεται καθώς οι επενδύσεις σε καθαρή ενέργεια αυξάνονται.

 Παγκοσμίως, περίπου 1,7 τρισεκατομμύρια ευρώ επενδύθηκαν σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας πέρυσι, 685 δισεκατομμύρια ευρώ περισσότερα από τα ορυκτά καύσιμα. Οι ειδικοί λένε ότι ο τομέας πλησιάζει σε ένα θετικό σημείο καμπής, μια στιγμή που οι μικρές αλλαγές μπορούν να δράσουν ως καταλύτες για ταχεία και μη αναστρέψιμη ανάπτυξη.

 Η υπεράκτια αιολική ενέργεια είναι πλέον 53% φθηνότερη από τα ορυκτά καύσιμα, αλλά η πτώση του κόστους της ηλιακής ενέργειας ήταν η πιο δραματική. Δεκαετίες σταθερής Έρευνας και Ανάπτυξης, μαζικής παραγωγής και διάχυσης γνώσης από άλλες βιομηχανίες έχουν φέρει την Ευρώπη στο σημείο όπου η ηλιακή ενέργεια όχι μόνο ανταγωνίζεται τα ορυκτά καύσιμα, αλλά μάλλον ηγείται μιας στροφής προς τις ανανεώσιμες πηγές.

Τι χρειάζεται ακόμη να αλλάξει;

Για τους ερευνητές του MIT, το μάθημα από το παρελθόν της ηλιακής ενέργειας είναι ότι οι ανακαλύψεις συχνά προέρχονται από απροσδόκητα σημεία. Η επόμενη φάση μείωσης του κόστους θα μπορούσε να εξαρτηθεί τόσο από τις διαδικασίες, τις πολιτικές και το λογισμικό όσο και από τα υλικά και το υλικό.

 Τα εργαλεία σχεδιασμού που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη, η ρομποτική για ταχύτερη εγκατάσταση και η καλύτερη ενσωμάτωση με τη διαχείριση του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας θα μπορούσαν να προσφέρουν νέες εξοικονομήσεις και βελτιώσεις στην ποιότητα, υποστηρίζουν οι συντάκτες της μελέτης.

 «Όσον αφορά τη διάχυση γνώσης, αυτό που έχουμε δει μέχρι στιγμής στα φωτοβολταϊκά μπορεί πραγματικά να είναι μόνο η αρχή», δήλωσε η μία εκ των συντακτών, Magdalena Klemun.

Η μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύς επιτρέπει ήδη απομακρυσμένες αξιολογήσεις τοποθεσιών και αυτοματοποιημένες μηχανικές αξιολογήσεις, οι οποίες μπορούν να μειώσουν τις καθυστερήσεις και το κόστος.

Η Rangelova προσθέτει ότι ένα άλλο βασικό μάθημα από τις σαρωτικές μειώσεις κόστους της ηλιακής ενέργειας είναι η αρθρωτότητα. Με άλλα λόγια, ο σχεδιασμός τεχνολογιών όπως τα ηλιακά πάνελ έτσι ώστε να είναι κατασκευασμένα από μικρότερα, τυποποιημένα και εύκολα αναπαραγώγιμα εξαρτήματα. Αυτό επιτρέπει την κατασκευή και την εγκατάσταση τεχνολογιών πιο απλά και γρήγορα.

«Αυτό συμβάλλει ήδη στην ταχεία μείωση του κόστους στις τεχνολογίες μπαταριών», λέει.

 Ωστόσο, καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται, άλλες προκλήσεις απαιτούν προσοχή.

 Οι επιστήμονες κλείνουν το χάσμα της ανακύκλωσης

Καθώς οι ηλιακές εγκαταστάσεις εκτοξεύονται, η προσοχή στρέφεται στη διαχείριση του τέλους του κύκλου ζωής τους.

 Τα ηλιακά πάνελ κατασκευάζονται για να διαρκούν 30 χρόνια ή περισσότερο και αντέχουν σε σκληρές συνθήκες. Αλλά δεν κατασκευάζονται για να αποσυναρμολογούνται σε εξαρτήματα. Η ανθεκτικότητά τους καθιστά την αποσυναρμολόγησή τους για ανακύκλωση δύσκολη και δαπανηρή. Αυτό έχει εγείρει ανησυχίες για ένα επικείμενο πρόβλημα αποβλήτων καθώς οι πρώιμες μονάδες φτάνουν στη συνταξιοδότηση.

 Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι επιστήμονες αρχίζουν να αντιμετωπίζουν το ζήτημα.

 Νέα ερευνητικά έργα, από την ΕΕ έως την Αυστραλία, αναπτύσσουν πιο προσιτές και βιώσιμες μεθόδους ανακύκλωσης, ενώ ορισμένες εταιρείες σχεδιάζουν πάνελ με γνώμονα την ανάκτηση του τέλους του κύκλου ζωής τους. Η επισκευή και η επαναχρησιμοποίηση κερδίζουν επίσης έδαφος, διατηρώντας τα παλαιότερα πάνελ σε λειτουργία αντί να τα στέλνουν σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αντιμετωπίζουν παρόμοια εμπόδια. Αν και το 80-95% των υλικών των ανεμογεννητριών - συμπεριλαμβανομένου του χάλυβα, του χαλκού, του σκυροδέματος και ακόμη και ορισμένων ρητινών - μπορούν ήδη να επαναχρησιμοποιηθούν ή να ανακυκλωθούν, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι τα απόβλητα των ανεμογεννητριών θα μπορούσαν να ξεπεράσουν τα 43 εκατομμύρια τόνους έως το 2050.

 Αυτό καθιστά την ταχεία υιοθέτηση αυτών των τεχνολογιών ακόμη πιο επείγουσα.

 Κυβερνητικές καινοτομίες

Οι ερευνητές του MIT σημείωσαν ότι ενώ οι περισσότερες καινοτομίες στα ηλιακά πάνελ προήλθαν από ερευνητικά εργαστήρια ή από κολοσσούς της βιομηχανίας, σε πολλές από τις συστημικές καινοτομίες που ώθησαν περαιτέρω ανάπτυξη και εξέλιξη πρωτοστάτησαν οι κυβερνήσεις.

 «Μέσω αυτής της αναδρομικής ανάλυσης, μαθαίνετε κάτι πολύτιμο για τη μελλοντική στρατηγική», λέει ο Trancik. «Είναι επίσης χρήσιμο να γνωρίζουμε ποιοι παρακείμενοι τομείς μπορούν να βοηθήσουν στην υποστήριξη της βελτίωσης σε μια συγκεκριμένη τεχνολογία».

Αυτό σημαίνει διατήρηση των συνθηκών που επέτρεψαν στην ηλιακή ενέργεια να απορροφήσει καινοτομίες και διασφάλιση ότι το επόμενο άλμα προς τα εμπρός είναι εξίσου αποτελεσματικό με το προηγούμενο.