सौर ऊर्जा और बैटरी से दुनिया को बिजली आपूर्ति संभव

 (nworbmot.org)
3 पॉइंट द्वारा GN⁺ 26 일 전 | अभी कोई टिप्पणी नहीं है. | WhatsApp पर शेयर करें
  • लागत इतनी घट चुकी है कि दुनिया की अधिकांश आबादी को सिर्फ सौर ऊर्जा और बैटरी के संयोजन से सस्ती बिजली आपूर्ति मिल सकती है
  • 2030 तक आबादी के 80% को 80 €/MWh से कम, और 2050 तक 86% को 60 €/MWh से कम लागत पर 90% बिजली आत्मनिर्भरता मिल सकती है
  • उच्च अक्षांश वाले क्षेत्रों में सर्दियों में धूप कम होने से बैकअप लागत अधिक रहती है, लेकिन पवन और जलविद्युत के पूरक उपयोग से इसे कम किया जा सकता है
  • कुल आबादी का 90% भूमध्य रेखा के ±45 डिग्री के भीतर रहता है, जहां सौर दक्षता अधिक है और ग्रिड लागत भी न्यूनतम रखी जा सकती है
  • सौर-बैटरी सिस्टम को जीवाश्म ईंधन के बिना स्वच्छ बिजली आत्मनिर्भरता संभव बनाने वाली प्रमुख तकनीक माना जा रहा है

सौर ऊर्जा और बैटरी से वैश्विक बिजली आपूर्ति की संभावना

  • सौर ऊर्जा और बैटरी की लागत में गिरावट के कारण अधिकांश आबादी को कम लागत पर बिजली मिल सकती है
    • 2030 के आधार पर, सौर+बैटरी संयोजन से 90% बिजली आपूर्ति की स्थिति में 80% आबादी 80 €/MWh से कम लागत पर बिजली प्राप्त कर सकती है
    • पवन, जलविद्युत जैसे सहायक ऊर्जा स्रोत जुड़ने पर लागत और कम हो सकती है
  • उच्च अक्षांश वाले क्षेत्रों में सर्दियों के दौरान धूप की कमी से बैकअप लागत बढ़ती है, लेकिन पवन और जलविद्युत से इसे कम किया जा सकता है
  • 2050 तक 86% आबादी 60 €/MWh से कम लागत पर 90% बिजली आपूर्ति प्राप्त कर सकती है
  • अधिकांश क्षेत्रों में सौर-बैटरी सिस्टम सस्ती और स्वच्छ बिजली आपूर्ति की मुख्य तकनीक बन सकता है

मुख्य निष्कर्ष

  • सौर ऊर्जा और बैटरी दुनिया के अधिकांश क्षेत्रों में बिजली आपूर्ति का मुख्य साधन बन सकते हैं
  • जहां पर्याप्त स्थान उपलब्ध है, वहां मांग केंद्रों के पास सीधे बिजली उत्पादन संभव है, जिससे ग्रिड लागत न्यूनतम हो सकती है
  • उत्तरी उच्च अक्षांश क्षेत्र में मौसमी उतार-चढ़ाव के कारण पवन और जलविद्युत का पूरक उपयोग आवश्यक है
  • अंतिम 5~10% बिजली को अल्पावधि में जीवाश्म ईंधन से, और दीर्घावधि में long-duration storage तकनीकों या e-biofuel से बदला जा सकता है

तकनीकी विवरण

  • मॉडल model.energy पर आधारित है, और हाइड्रोजन स्टोरेज को शामिल नहीं किया गया है
  • सौर स्थापना लागत: 2030 में 384 €/kWp, 2050 में 293 €/kWp
  • लिथियम-आयन बैटरी स्थापना लागत: 2030 में 157 €/kWh, 2050 में 83 €/kWh
  • इन्वर्टर लागत: 2030 में 177 €/kW, 2050 में 66 €/kW
  • बैटरी दक्षता 96%, पूंजी लागत 5%, बैकअप जनरेटर दक्षता 50%
  • बैकअप ईंधन लागत 30 €/MWhth, बैकअप उपकरण लागत 1000 €/kWel
  • बैकअप योगदान लागत बैकअप अनुपात x% के अनुसार (11.5 + 0.6x) €/MWh के स्तर पर है
  • गणना 10,000 से अधिक आबादी वाले 9196 1°×1° ग्रिड पर की गई, जो वैश्विक आबादी के 99.86% को कवर करती है
  • आबादी का 90% भूमध्य रेखा से 45 डिग्री के भीतर रहता है, और इस क्षेत्र में सौर दक्षता अधिक है

चेतावनियां और सीमाएं

  • मांग की परिवर्तनशीलता को शामिल नहीं किया गया: मॉडल पूरे वर्ष एकसमान बिजली मांग मानता है
    • कूलिंग की मांग सौर ऊर्जा के साथ अच्छी तरह मेल खाती है, लेकिन हीटिंग की मांग में सर्दियों के दौरान कमी संभव है
  • बैटरी लागत संवेदनशीलता अधिक है: यदि लागत और घटती है तो पूरे सिस्टम की लागत और कम हो सकती है
  • जनसंख्या वितरण में बदलाव के कारण निम्न अक्षांश वाले क्षेत्रों में आबादी बढ़ने पर कम लागत वाले क्षेत्रों का हिस्सा बढ़ने की संभावना है
  • बिजली मांग और आबादी में असमानता: data center जैसे ऊर्जा-गहन उद्योग कम लागत वाले क्षेत्रों में स्थानांतरित हो सकते हैं
  • demand response और क्षेत्रीय interconnection से अतिरिक्त लागत कटौती संभव है
  • ग्रिड लागत में केवल 50 €/kW को शामिल किया गया है, जबकि क्षेत्रीय अंतर मौजूद हैं
  • पैनल का स्थिर कोण 35 डिग्री रखा गया; tracking system अपनाने पर लागत और कम हो सकती है
  • छोटे आवासीय सिस्टम बड़े पैमाने की स्थापना की तुलना में 2~3 गुना महंगे हैं
  • भूमि सीमाएं: घनी आबादी वाले क्षेत्रों में नजदीक से आपूर्ति मुश्किल हो सकती है, इसलिए पड़ोसी क्षेत्रों से ट्रांसमिशन जरूरी हो सकता है
  • सौर विकिरण डेटा ECMWF ERA5 reanalysis डेटा से लिया गया है, इसलिए कुछ त्रुटियां संभव हैं
  • लागत की इकाई 2020 यूरो पर आधारित है; 2026 में रूपांतरण करने पर 20~25% वृद्धि होती है
  • बैकअप ईंधन लागत 30 €/MWhth जीवाश्म गैस के आधार पर है, और बाहरी लागतें (जैसे जलवायु क्षति) शामिल नहीं हैं
    • carbon social cost 300 €/tCO₂ लागू करने पर 60 €/MWhth अतिरिक्त जुड़ता है
    • 2026 में अमेरिका-इज़राइल के ईरान पर हमले के कारण गैस की कीमत 50–60 €/MWhth तक बढ़ गई
  • पूंजी लागत (WACC) क्षेत्र के अनुसार अलग-अलग है, और अफ्रीका जैसे क्षेत्रों में यह अधिक है

सार्वजनिक कोड और डेटा

  • सभी गणना कोड open license के तहत सार्वजनिक किए गए हैं

भूमि और संसाधन उपयोग

  • यदि वैश्विक 8 अरब आबादी प्रति व्यक्ति प्रति वर्ष 10 MWh बिजली का उपयोग करे, तो कुल 80,000 TWh की आवश्यकता होगी
  • 90% बिजली सौर-बैटरी से देने के लिए 2050 के आधार पर 69 TWp सौर, 72 TWh बैटरी की आवश्यकता होगी
  • 70 TWp सौर लगभग 1,400,000 km² (पृथ्वी की स्थलीय सतह का लगभग 1%) घेरेगा, जो चरागाह भूमि का 3.7% है
  • घनी आबादी वाले क्षेत्रों में भूमि की कमी के कारण पड़ोसी क्षेत्रों से ट्रांसमिशन आवश्यक हो सकता है
  • सौर निर्माण क्षमता प्रति वर्ष 1 TWp से अधिक है, और इसका अधिकांश हिस्सा चीन में केंद्रित है
  • लिथियम-आयन बैटरी उत्पादन क्षमता 2030 तक 7 TWh/वर्ष होने का अनुमान है (IEA, 2023)
  • renewable energy minerals का खनन जीवाश्म ईंधन की तुलना में बहुत कम है
  • सिलिकॉन प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है, 2005~2020 के बीच चांदी का उपयोग 7 गुना घटा है, और तांबा व एल्युमिनियम से प्रतिस्थापन संभव है

  • बैटरी सामग्री के विकल्प

    • कोबाल्ट → लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP)
    • ग्रेफाइट → आंशिक रूप से सिलिकॉन से प्रतिस्थापन
    • सोडियम-आयन बैटरी स्थिर ऊर्जा भंडारण के लिए आशाजनक हैं

अतिरिक्त परिणाम

  • जनसंख्या घनत्व और सिस्टम लागत

    • अधिकांश आबादी भूमध्य रेखा के ±45 डिग्री के भीतर रहती है, और इस क्षेत्र में केवल सौर-बैटरी से भी कम लागत बनाए रखना संभव है
    • 45 डिग्री से ऊपर के उच्च अक्षांश वाले क्षेत्रों में पवन जोड़ने से लागत में उल्लेखनीय कमी आती है

  • 2050 कम-कीमत बैटरी परिदृश्य

    • मूल मान्यता 83 €/kWh की है, लेकिन सोडियम-आयन बैटरी अपनाने पर 29–52 €/kWh संभव हो सकता है
    • इसके अनुसार पूरे सिस्टम की लागत में अतिरिक्त गिरावट की उम्मीद है

  • पवन हटाने पर लागत में बदलाव

    • 2030 के आधार पर पवन को हटाने पर सिस्टम लागत बढ़ती है, खासकर उत्तरी उच्च अक्षांश क्षेत्रों में यह अधिक स्पष्ट है

  • परिदृश्य-आधारित मानचित्र और संचयी लागत

    • 2030 और 2050 के लिए क्रमशः केवल सौर, सौर+पवन संयोजन परिदृश्यों के मानचित्र दिए गए हैं
    • 2050 के 90% solar-battery, 99% solar-wind-battery (कम-कीमत बैटरी) परिदृश्यों की संचयी लागत तुलना भी शामिल है
    • सारांश:
    • सौर ऊर्जा और बैटरी की तेज लागत गिरावट के कारण 2030 के बाद दुनिया की अधिकांश आबादी को सस्ती और स्वच्छ बिजली इस संयोजन से मिल सकती है। उच्च अक्षांश वाले क्षेत्रों में पवन और जलविद्युत के पूरक उपयोग की जरूरत होगी, लेकिन कुल मिलाकर जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता के बिना बिजली आत्मनिर्भरता की दिशा में बदलाव संभव दिखता है।

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