Güneş Enerjisi

Bu kaynaktaki makale, çevrimiçi bilgi-paylaşım platformu Quora’daki bir tartışmadan geliyor ve bu yüzden bilimsel bir dergi ya da raporda resmen hakem değerlendirmesinden geçmedi veya yayımlanmadı. Ancak Forbes ve New York Times’ta sıkça alıntılandı, kaynak gösterildi ve yeniden basıldı; ayrıca yazar, küresel enerji ihtiyaçları için bir güneş enerjisi çözümünün önerildiği ve bir ‘Sahra Çözümü’nün uygulanabilirliği, pratikliği ve rakamlarının ele alındığı ilk örnek olduğunu belirtiyor. Akademisyen ve sektör uzmanı olan yazar tarafından titizlikle eleştirildi ve savunuldu, akademi ve sektörden meslektaşlarınca da gayriresmî olarak desteklendi. Önerinin unsurları ve bunları destekleyen hesaplar varsayımsal, ‘zarf-arkası’ hesaplar ya da gerçek-dünya çözüm senaryoları için bir temel sayılabilir ve bu iki bağlamda da ele alınır, ancak burada örnekleyici bir tahmin işlevi görür.

En önemlisi, tahminini toplam enerji tüketimine dayandırıyor ve ısı, ulaşım ve endüstriyel süreçler dahil tüm enerji kullanımlarının tamamen elektrikleştiğini varsayıyor. Bu kullanımların doğrudan elektrikleştirilmesi değişkenlik gösterir ve bazen pratik değildir ya da imkânsızdır (bazıları güneş enerjili elektrolizle üretilen yeşil hidrojenle çalıştırılabilse de). Pratik zorluklar bulunduğunu kabul ederek, McKinsey, IRENA ve IEA’nın küresel enerji görünümlerinden gelen sektörel içgörülere dayanan, küresel enerji talebinin ~%60-70’inin mevcut ve yakın-vadeli teknolojilerle makul biçimde elektrikleştirilebileceğine dair (YZ-üretimi) toplu bir tahmin var ^A,B,C. Mevcut küresel elektrik talebini karşılamak için gereken Sahra güneş çiftliği alanı çok daha küçük olurdu.

Sahra Çölü’nün %1,2’sine duyulan tahmini ihtiyaç, küresel enerji talebindeki son artışları hesaba katmak için %1,5’e ayarlandı (2023 itibarıyla yaklaşık 19,6 TW ^D,E).

Bazı makaleler çatı üstü güneş fotovoltaiklerinin (PV'lerin) küresel potansiyelini modelledi, ama farklı sonuçlara ulaştı. Bir makale ^[19] çatıların PV'ye uygun toplam alanının yılda 27 PWh üretebileceğini, bunun da 2018'deki küresel elektrik talebini aştığını tahmin ediyor. Güneş ışığındaki ve dolayısıyla PV potansiyelindeki coğrafi ve mevsimsel farklar nedeniyle, bölgesel çatı alanlarının bu toplam potansiyele katkısı eşit değil, yani bir bölgenin kapasitesi bölgesel talebin çok altında kalabilirken, başka bir bölgenin kapasitesi talebi aşabilir ve küresel arza orantısız şekilde katkı yapabilir. Yazarlar, bölgeler genelinde toplanan küresel yıllık elektrik talebini karşılamak için küresel çatı alanının en az %50'sinin gerektiğini tahmin ediyor.

2023 itibarıyla küresel elektrik talebi 30 PWh'nin hemen altına çıktı ^F ve [19]'da bildirilen önceki küresel çatı-PV potansiyelini aştı. Bu arada, toplam enerji talebi (elektrik yanında ısınma, ulaşım ve sanayi süreçleri de dahil) yaklaşık 172 PWh'ye ulaştı ^D,E. Başka bir makale ^[20], [19]'un metodolojisindeki tutarsızlıklara dikkat çekiyor ve küresel çatı-PV potansiyelinin kurulabilir azami kapasite olarak yaklaşık 30,5 TW'a ulaşabileceğini tahmin ediyor; bu da yılda 267 PWh'nin üzerinde, hatta toplam enerji talebimizin bile çok üstünde bir miktara denk geliyor. Üçüncü bir makale ^[21], farklı devam eden emisyon senaryolarına göre değişmek üzere, 2050'ye kadar yılda 175 TWh küresel çatı-PV potansiyeline ulaşılacağını tahmin ediyor. Bu öngörü, [19]'da şu anda bildirilen toplam PV alanından çok daha büyük bir alanı desteklemek için çatıların genişletilmesini içeriyor. Bu bulguları ve yöntemlerini dikkate alınca, dünyanın çatıların sadece yarısının insanlığın elektrik ihtiyacını karşılamaya yetebileceği gibi temkinli bir sonuca varıyoruz.

Bir makalede ^[28], dünya genelindeki tüm rezervuarlarda (114.555 rezervuara yayılmış 556.111 km²) yüzen fotovoltaiklerin (FPV) yüzey alanının en fazla %30'unu kaplamasından elde edilebilecek enerji üretimi yılda 9.434 TWh olarak tahmin ediliyor. Bu, teknik ve çevresel kısıtlar nedeniyle FPV'lerin sınırlı yüzey kapsamına (%30) dayanan ihtiyatlı bir tahmindir. Benzer şekilde, başka bir makale ^[29] küresel rezervuar yüzey alanının %25'inin yılda 8.000 TWh üretebileceğini bildiriyor^-1. IEA projeksiyonlarına göre ^G, bu, öngörülebilir gelecekte küresel elektrik talebinin en az dörtte birine (2023 sonu itibarıyla talebin neredeyse üçte birine ^F) denk geliyor ve yeni rezervuarlar yapıldıkça kapasite daha da artabilir.

Ancak daha yeni bir makale ^[30], bu önceki çalışmalarda hesaba katılmayan, güneşi takip eden sistemler ve çift yüzlü güneş panelleri gibi güneş paneli teknolojilerindeki gelişmeleri vurguluyor: “Takip sistemleri, sistemin yüzdürme ve sabitleme ihtiyaçlarını artırıp toplam sistem maliyetlerini yükseltebilse de, sabit eğimli sistemlere göre sağladıkları büyük enerji artışı, gelişen teknolojiler ve düşen maliyetler onları muhtemelen önümüzdeki yıllarda daha yaygın hâle getirecek”. Bu yeni teknolojilerin küresel ölçekte nasıl çalışabileceğini anlamak için, “farklı eğim açılarındaki sabit eğimli kurulumlar, farklı takip yöntemleri ve farklı panel türleri (tek yüzlü ve çift yüzlü) dâhil olmak üzere farklı FPV yapılandırmalarının kurulum kapasitesini ve enerji üretim potansiyelini, toplam alanı 222.623 km² olan dünya çapındaki 249.717 iç rezervuarda (hem insan yapımı hem doğal) analiz ettiler -yaklaşık dört kat daha büyük” ^[28]. Bu güncellemelerle yazarlar, dünyanın tüm elektrik talebini karşılayabilecek, 22 TWp'ye kadar (tepe-güç) toplam FPV kapasitesi buluyor.

Our World in Data ^[51], IRENA 2024 ^H dâhil olmak üzere çeşitli kaynaklardan veri derliyor. Web sayfasında belirtildiği gibi, IRENA birçok farklı teknoloji için güneş fotovoltaik modül fiyatlarını sunuyor. 2013'ün 4. çeyreğinden sonraki veriler, ‘İnce film a-Si/u-Si’ teknolojileri için yıllık ortalama fiyatı ya da tüm güneş teknolojileri için referans olan Küresel Fiyat Endeksi'ni gösteriyor ve bu fiyat 2023'te küresel olarak 0,31 $/W'a ulaşıyor. Diğer kaynaklar ^I,J,K, ana referans olarak yaygın kullanılan ya da tek yüzlü monokristalin panel teknolojisini sunuyor ve bu teknolojilerde fiyatlar daha da düştü:

Ocak 2024'te, Avrupa'da satılan ince film a-Si/u-Si modüllerinin fiyatı ~0,16 $/W'a düştü ^H. Nisan 2024'te, tek yüzlü monokristalin modüllerin küresel spot fiyatının 0,11 $/W olduğu bildirildi ^I. Kasım 2024'te, piyasaya hâkim monokristalin PERC paneller ve yeni nesil c-Si TOPCon teknolojileri, Çin, Avrupa ve ABD'de sırasıyla 0,087 $/W, 0,1 $/W ve 0,29 $/W'a ulaştı ^{J,K †}.

^†Lojistik, gümrük vergileri ve bölgesel piyasa etkenleri, özellikle Uluslararası Ticari Teslim Şekilleri (Çin ihracatında FOB, ABD ve Avrupa'da DDP ^J) nedeniyle ihracat fiyatları küresel piyasalarda genellikle Çin'dekinden daha yüksektir.

Bloomberg ^[52], küresel ortalama modül fiyatının 0,096 $/W'a düştüğünü bildiriyor. 1984'teki 19,48 $/W küresel ortalama modül fiyatıyla karşılaştırıldığında ^[51], modül fiyatları 40 yılda %99'dan fazla düştü.

Daha fazla karşılaştırma için, ABD ortalama modül fiyatı 2024'ün 1. çeyreğinde 0,29 $/W'a düştü ^I. Bu, 1989'dan bu yana 35 yılda %96'lık bir düşüş demek ^L,M. ABD'deki daha yüksek fiyatlar, Çin modüllerine uygulanan gümrük vergileri ve diğer ithalat etkenleriyle korundu ^I.

IRENA’nın Renewable Power Generation Costs 2023 raporuna göre güneş PV’nin küresel ağırlıklı ortalama Elektrik Maliyeti (LCOE) 0,044 ABD doları/kWh idi. 2010 ile 2023 arasında CSP tesislerinin küresel ağırlıklı ortalama LCOE’si %70 düşerek 0,393 ABD doları/kWh’den 0,117 ABD doları/kWh’ye indi. Bu nedenle, 2023 itibarıyla büyük ölçekli güneş PV’nin LCOE’si CSP’ninkinin üçte birinden biraz fazlasını oluşturuyor. Ancak, güneş PV maliyetleri düşmeye devam ediyor. 2021 ile 2023 arasında her yıl yalnızca bir CSP tesisi devreye alındı, bu yüzden bu yıllar mutlaka temsil edici değil. CSP’nin yayılımı yavaşladığı ve güneş PV ile rekabet yoğun olduğu için, bu tesislerin rekabet gücünü göstermek üzere tasarlanmış gelişmiş, çok iyi optimize edilmiş projeler olması muhtemel. Bu yüzden, bildirilen ortalama LCOE, daha tipik veya çeşitli CSP projelerinin hayata geçtiği bir yılda görülebilecek değerden daha düşük olabilir.