Nowy model do określania przydatności terenu i obliczania LCOE dla fotowoltaiki na skalę użytkową

23 października 2023 rLeara Kahanę

Naukowcy z Polskiej Akademii Nauk opracowali nową metodę analizy przydatności gruntów i przeprowadzania ocen techniczno-ekonomicznych systemów fotowoltaicznych na skalę komercyjną.

Nowe podejście, które naukowcy nazwali naukowymi obliczeniami przestrzenno-czasowymi (Silicon), opiera się na systemie informacji geograficznej (GIS), który umożliwia analizę komórek geograficznych z rozdzielczością przestrzenną 100 m.

„Aby rozwiązać kwestię składników kosztów specyficznych dla kraju, model obejmuje zestawienie stałych kosztów energii elektrycznej (LCOE), powszechnie stosowanych przez rządy i organizacje międzyrządowe” – wyjaśnił zespół badawczy. „Proponowane podejście można wykorzystać do opracowania strategii krajowych i regionalnych skupiających się na wielkoskalowych instalacjach fotowoltaicznych, pomagając w osiągnięciu celów w zakresie energii odnawialnej”.

Metoda składa się z dwóch głównych modułów: jednego poświęconego analizie przydatności gruntów i drugiego skupiającego się na ocenie techniczno-ekonomicznej.

Do kwalifikacji gruntów metoda ta wykorzystuje dwa rodzaje zbiorów danych w formacie rastrowym lub wektorowym. Rastrowy zbiór danych to format zbioru danych GIS, który reprezentuje dane w postaci siatek komórek lub pikseli i jest odpowiedni dla zjawisk ciągłych, takich jak wysokość i temperatura. Z drugiej strony zbiory danych wektorowych reprezentują obiekty, takie jak punkty, linie lub wielokąty z dokładnymi granicami, dzięki czemu idealnie nadają się do reprezentowania danych, takich jak drogi i miasta.

„W przypadku wektorowych zbiorów danych geometria jest rozszerzana lub konwertowana do formatu rastrowego przy użyciu bufora” – stwierdzili naukowcy. „W przypadku zbiorów danych rastrowych wartości binarne są przypisywane pikselom mapy, które reprezentują zasięg geograficzny kraju. Następnie do wskazania odległości buforowych i specyfikacji gruntów stosuje się odliczenia od dostępności gruntów.

W oparciu o pewne kryteria wykluczenia model jest szkolony w celu znalezienia odpowiedniego regionu dla użytkowego systemu fotowoltaicznego. Na przykład system wie, że nie należy umieszczać systemu dalej niż 5 km od lotniska, 120 m od linii energetycznych i 200 m od ostoi ptaków. Nie obejmuje również obszarów geograficznych o wysokości większej niż 2000 metrów lub o nachyleniu większym niż 30 stopni.

W wyniku tego pierwszego etapu powstają kwalifikujące się grunty, które kraj może zaoferować pod wdrożenie fotowoltaiki na dużą skalę. Wynik ten stanowi wkład w model ocen techniczno-ekonomicznych, który zapewnia wyniki podobne do uśrednionego kosztu energii (LCOE) przy tej samej rozdzielczości 100 m. Metoda wymaga wprowadzenia informacji, takich jak lokalne koszty instalacji, sprzętu i oprogramowania, aby obliczenia dotyczyły różnych stref ekonomicznych.

„Drugi element opiera się na ustalonych koncepcjach finansowych, takich jak koszty inwestycji kapitałowych, koszty eksploatacji i konserwacji oraz zrównoważony koszt energii elektrycznej” – wyjaśnili naukowcy. .

Aby zweryfikować swój model, naukowcy zastosowali go do Polski i odkryli, że około 3,61% dostępnych gruntów w kraju mogłoby pomieścić systemy fotowoltaiczne na skalę komercyjną, co zajmuje powierzchnię około 11 277,70 km2. W zależności od efektywności użytkowania gruntów, obszar ten mógłby zostać wykorzystany do zapewnienia od 394,64 GW do 563,77 GW mocy fotowoltaicznej. Wyniki wskazują również, że LCOE może wahać się od 0,043 EUR (0,045 USD)/kWh do 0,049 EUR/kWh, przy średniej krajowej wynoszącej 0,045 EUR/kWh.

„Ponadto stwierdzono, że większość lokalizacji nadających się do wdrożenia wielkoskalowych systemów fotowoltaicznych koncentruje się w czterech regionach położonych w centralnej i zachodniej Polsce (łódzkim, lubelskim, podlaskim i mazowieckim)” – czytamy w raporcie. Zespół dodany. „W tych regionach znajduje się ponad 50% całkowitej mocy i mocy wytwórczych energii elektrycznej. Mazowiecki reprezentuje także około 20% potencjalnej mocy instalacyjnej.

Nowe podejście zostało zaprezentowane w artykule „Oparta na GIS metoda szacowania ekonomiki systemów fotowoltaicznych na skalę użytkową” (oparta na GIS metoda szacowania ekonomiki systemów fotowoltaicznych na skalę użytkową), która została niedawno opublikowana Zastosowana energia.