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Oct 12, 2023

Avaliação espaço-temporal global de alta resolução do potencial solar fotovoltaico de telhado para geração de eletricidade renovável

Volume de comunicações da natureza

Nature Communications volume 12, Número do artigo: 5738 (2021) Citar este artigo

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Atualmente, a energia solar fotovoltaica no telhado representa 40% da capacidade instalada global de energia solar fotovoltaica e um quarto das adições totais de capacidade renovável em 2018. No entanto, apenas informações limitadas estão disponíveis sobre seu potencial global e custos associados em uma alta resolução espaço-temporal. Aqui, apresentamos uma avaliação global de alta resolução do potencial de energia solar fotovoltaica em telhados usando big data, aprendizado de máquina e análise geoespacial. Analisamos 130 milhões de km2 de superfície terrestre global para demarcar 0,2 milhão de km2 de área de telhado, que juntos representam 27 PWh ano-1 de potencial de geração de eletricidade para custos entre 40–280 $ MWh-1. Desse total, 10 PWh ano-1 podem ser realizados abaixo de 100 $ MWh-1. O potencial global está predominantemente distribuído entre a Ásia (47%), América do Norte (20%) e Europa (13%). O custo para atingir o potencial é menor na Índia (66 $ MWh−1) e na China (68 $ MWh−1), com os EUA (238 $ MWh−1) e o Reino Unido (251 $ MWh−1) representando alguns dos países mais caros. países.

Desde alimentar os satélites Vanguard da National Aeronautics and Space Administration (NASA) em 1958 até iluminar casas na África subsaariana, a tecnologia solar fotovoltaica (PV) percorreu um longo caminho. A tecnologia Rooftop Solar photovoltaics (RTSPV) como um subconjunto do portfólio de geração de eletricidade solar fotovoltaica pode ser implantada como um sistema descentralizado por proprietários individuais ou por grandes complexos industriais e comerciais. Na última década, a redução no custo de implantação, juntamente com iniciativas orientadas por políticas, levou a uma rápida aceitação do RTSPV globalmente. Entre 2006 e 2018, a capacidade instalada do RTSPV cresceu de 2,5 GW para 213 GW - um aumento de 85 vezes globalmente1. Com uma instalação de capacidade adicional de 41 GW, o RTSPV representa atualmente 40% da capacidade instalada cumulativa global de energia solar fotovoltaica e quase um quarto das adições totais de capacidade renovável em 2018 - superando as novas capacidades instaladas combinadas de carvão e nuclear . Ao mesmo tempo, a tecnologia RTSPV demonstrou um declínio acentuado em seus custos de implantação, que variaram entre 63 e 265 $ MWh−1 no ano de 2019 – uma redução entre 42 e 79% em relação aos valores de 20102.

Globalmente, quase 800 milhões de pessoas ficaram sem eletricidade em 2018, a maioria vivendo em áreas rurais3. Aqui, o papel da energia solar fotovoltaica descentralizada no avanço do ethos do Objetivo de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 7 torna-se muito importante. O rápido tempo de instalação e o baixo custo nivelado do RTSPV podem ajudar a mitigar o problema de acesso à energia, tornando os cidadãos ou comunidades um prossumidor. O prosumidor pode gerar e consumir eletricidade de acordo com suas necessidades, sem depender exclusivamente de uma infraestrutura de rede centralizada. Como a tecnologia de geração de energia implantável mais rápida com a maior taxa de crescimento ano a ano4, a tecnologia solar fotovoltaica é projetada para suprir 25 a 49% das necessidades globais de eletricidade até 2050, proporcionando emprego para até 15 milhões de pessoas entre 2018 e 20505. Fora disso, a implantação do RTSPV contribuirá com até 40% da geração total de eletricidade derivada da energia solar fotovoltaica até 2050.

O aumento da implantação de RTSPV pode apoiar o deslocamento de combustíveis fósseis do atual mix de geração de energia, como pode ser observado na implementação bem-sucedida de energia fotovoltaica em telhados na Alemanha. À medida que a demanda por eletricidade como fonte de energia aumentar no futuro, as fontes de geração baseadas em RSTPV formarão uma grande parte do futuro portfólio de geração renovável. Essa mudança no mix de geração atual, juntamente com a futura expansão da capacidade de geração de baixo carbono, pode ajudar na redução das emissões de gases de efeito estufa derivados da energia e também no avanço da meta do ODS13 de combater a mudança climática com co-benefícios para o ODS3. A tecnologia RTSPV pode, portanto, levar a avanços impulsionados pelo consumidor no combate às mudanças climáticas, reduzindo a poluição do ar local, acelerando o desenvolvimento e fornecendo acesso à energia a preços acessíveis para áreas carentes de eletrificação.