気候危機により屋上太陽光発電の寿命が20%短縮：北京の研究が発展途上地域のコスト高騰を警告

北京大学の研究チームは、気候変動が地球規模で太陽光発電システムにどのような影響を与えるかを初めて包括的に定量化した結果を発表した。この結果は権威あるエネルギー誌ジュールに掲載されており、気温の上昇により太陽光発電システムが物理的に急速に劣化し、予想される耐用年数が減少し、太陽光発電のコストが大幅に増加し、世界中でクリーンエネルギーへの移行に重大な障害が生じることが示されました。

「気候変動により屋根上の太陽光発電の高温リスク、劣化、コストが世界的に増加する」と題された研究は、北京大学先端製造ロボット研究所のチームと他国の研究者数名によって行われました。{0}

太陽光発電 (PV) 技術は、世界的な脱炭素化の推進において重要な役割を果たすと考えられます。現在、屋上太陽光発電システムは世界の太陽光発電総設置容量の約 50% を占め、2050 年までにすべての PV 需要の約 50% を賄えるようになります。屋上太陽光発電システムは通常、長期使用向けに設計されており、通常 25～30 年間使用できます。-

屋上システムは信頼性が高く安全な再生可能エネルギー源を提供し、「事実上防爆」であることが確認されていますが、緩和しようとしているまさに気候変動の要因に対して脆弱になる可能性があります。{0}温度が上昇すると、限られた期間、パフォーマンスが低下することが知られていますが、長期的な信頼性に対しては、さらに深刻な脅威が存在します。- (熱-機械的疲労)、「加水分解」、「紫外線による分解」による材料の急速な劣化。屋上太陽光発電システムは設置間隔が限られているため、冷却のための空気の流れが減少し、熱劣化が加速するリスクが平均よりも高くなります。

IEC などの PV コンポーネントの信頼性に関する国際規格では、過去の気候データを使用して高温リスク領域を特定しています。{0}}私たちの調査によると、これは将来の温暖化を考慮していないため十分ではなく、地球規模の資産が何兆ドルも危険にさらされる可能性があります。

このギャップに対処するために、研究チームは学際的な評価フレームワークを開発しました。屋上のソーラーパネルが今後数年間でどの程度うまく機能するかを把握するために、私たちのチームはいくつかのことをまとめました。それは、補正された気候モデル、ソーラーパネルの材料が時間の経過とともにどのように壊れるかを示すモデル、そして関連するコストを調べるモデルです。これにより、屋上太陽光発電の長期的なパフォーマンスをシミュレーションし、将来のさまざまな温暖化条件下での発電コストを計算できます。-

高温リスクゾーンの拡大:{0}この研究では、HTR をパネルの動作温度が 70 度を超えた場合と定義しています。 HTR の世界的な影響力は劇的に拡大することがわかりました。歴史的期間と比較して、HTR にさらされる屋上 PV 容量は、2 度の温暖化シナリオでは 29% 増加し、4 度のシナリオではなんと 97% 増加すると予測されています。現在の IEC 基準は、これらのそれぞれの将来における実際のリスク領域の 74% と 48% しか把握していないことが示されており、深刻な過小評価を示しています。

劣化の加速とコストの上昇:老化の加速は、PV モジュールの耐用年数を直接的に短縮し、時間の経過とともに総エネルギー出力を低下させ、LCOE を押し上げます。 2.5 度の地球温暖化シナリオの下では、世界中の影響を受ける都市の屋上太陽光発電の平均 LCOE は 4.8% 増加すると予測されており、最も気候に敏感な地域では増加率は最大 20% に達します。-この研究では、この熱劣化の経済的影響は、日射量の変化などの他の気候要因による影響をはるかに超える可能性が高いと指摘しています。

世界的な不平等の悪化:この研究は、このリスクの分布における深刻な「気候の不平等」を浮き彫りにしている。南アジア、アフリカ、南米を含むグローバル サウスの地域-には、将来の太陽光発電の拡大に不可欠であり、自然に高温になるため、HTR の影響が最も大きくなり、最も深刻なコスト増加に直面することになります。対照的に、高緯度の先進国はそれほど影響を受けません。-これは、財政的回復力が低いことが多い発展途上地域は、エネルギー転換のためにより高い「気候プレミアム」に直面することを意味し、手頃な価格のクリーンエネルギーへのアクセスにおける世界的な不平等が拡大する可能性がある。

これらの調査結果を受けて、研究者らは政策立案者、標準設定団体、業界に対して明確な行動喚起を発表しました。{0}

記事の著者らは、IECのような国際機関に対し、過去の気候データに頼るのではなく、将来の気候シナリオを作成することで製品の信頼性試験基準の更新を優先するよう推奨している。

さらに、著者らは、太陽光発電用の次世代材料の開発、つまり、より高度なペロブスカイト材料を含む熱安定性の優れた新材料の開発や、太陽光発電システムの熱ストレスを管理するための設備およびシステム レベルの冷却の設計変更など、新しい再生可能エネルギー技術の開発を求めています。{0}{3}

最後に、「公正な移行」フレームワークを実装する必要があることが確立されています。世界の気候とエネルギーのガバナンスシステムは、技術移転の強化、気候資金の強化という形でより大きな支援を提供し、途上国のエネルギー転換に伴う追加コストとリスクの管理を支援する能力を構築することによって、存在する地域的不平等を認識し、これに対処する必要がある。

北京大学によるこの画期的な研究は、世界のエネルギー分野に重大な警鐘を鳴らしています。これは、気候変動が再生可能エネルギーによって解決すべき課題であるだけでなく、再生可能エネルギーの経済的実行可能性と長期的なパフォーマンスに対する直接的な脅威でもあることを示しています。-確実かつ公平なクリーン エネルギーへの移行を確実にするには、世界の太陽光発電インフラを、それが生み出しているより暑い世界に積極的に適応させる必要があります。