Можем ли мы покрыть пустыню Сахара солнечными батареями?

В пустыне много солнечного света. Это делает его идеальным местом для строительства солнечной электростанции. Но эти установки могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Яркие признаки изменения климата заставили мир обратить внимание на зеленую энергию. Источник энергии, не использующий ископаемое топливо и имеющий незначительные выбросы углерода. Давайте проведем мозговой штурм по некоторым из доступных вариантов.

Запись относится к месту: Африка

Ядерная энергия может быть ответом, поскольку в ней отсутствуют выбросы углерода. Но не все страны могут позволить себе атомные электростанции, поскольку они требуют огромных ресурсов и имеют высокий риск ядерных аварий.

Так что насчет ветряных турбин? Это устойчивый и чистый источник топлива. Но турбины могут быть шумными и, как известно, убивают птиц. Кроме того, ветер не является надежным источником, поскольку он дует не постоянно.

У солнечных станций тоже есть похожая проблема. Солнце не всегда ярко светит на небе, и есть регионы, где небо в основном облачно. Но, из этой ситуации есть выход — пустыни! Это мало заселенные земли с обильным солнечным светом. Так почему бы нам не покрыть пустыни, такие как Сахара, солнечными батареями?

Преимущества солнечной электростанции в Сахаре

По словам немецкого физика Герарда Книса, всего за шесть часов пустыни по всему миру получают больше солнечной энергии (173000 тераватт), чем люди потребляют за год.

Пустыня Сахара в Африке составляет 9,2 миллиона квадратных километров, занимая 8% земной площади. Если 1,2% пустыни — около 110 000 квадратных километров — будет покрыто солнечными батареями, этого будет достаточно для удовлетворения потребностей всего мира в энергии.

В дополнение к этому, в пустыне очень мало осадков, почти нет облачного покрова, и незначительное человеческое население. Эти атрибуты делают пустыню практически бесполезной для человеческих интересов. Мусор для одного человека может быть сокровищем для другого, а в данном случае — сокровищем мира. Это делает пустыню Сахару нашим лучшим выбором в качестве чистого и устойчивого источника энергии. И если это так, кто-нибудь над этим работает?

Да, попытки были. В 2009 году Desertec Foundation выступил с инициативой по обеспечению Европы солнечной энергией, вырабатываемой в пустынях. Но вскоре после своего создания инициатива начала терпеть неудачу. Это было связано с проблемами, связанными с его осуществимостью, транспортировкой, а также с тем, что проект был слишком дорогим.

Солнечные батареи могут нанести вред пустыне

Крупномасштабные фотоэлектрические (PV) панели, покрывающие пустыню Сахара, могут быть решением для наших электрических требований. В то же время это может нанести больше вреда окружающей среде.

Материал по теме: Пустыня Сахара в прошлом была зеленым оазисом

Исследование с помощью моделирования солнечной фермы EC-Earth показывает влияние более низкого альбедо пустыни на местную экосистему. Альбедо — это мера части солнечной энергии, отраженной землей. Он измеряется по шкале от 0 (указывает на поверхность с высокой поглощающей способностью) до 1 (указывает на отражающую поверхность).

Исследование предполагает, что, когда солнечные панели занимают более 20% общей площади Сахары, это может вызвать порочный цикл повышения температуры. Покрытие из солнечных панелей в пустыне изменяет альбедо, поскольку фотоэлектрические элементы поглощают солнечное излучение для выработки энергии. Таким образом, фотоэлектрическая солнечная панель имеет более низкое альбедо по сравнению с песком пустыни, который отражает солнечный свет.

Однако солнечные панели не полностью преобразуют падающий солнечный свет в электричество. Скорее, часть солнечной энергии преобразуется в тепло, которое может изменить местную температуру. Горячие солнечные панели вызывают высокую температуру воздуха на поверхности и поток конвекционных потоков, вызывая тем самым осадки. Таким образом, увеличение количества осадков способствует росту растительности, что еще больше снижает альбедо, поскольку растения поглощают солнечный свет лучше, чем песок.

Читайте также: Обзор преимуществ и недостатков солнечной энергии

Засухи, циклоны и таяние морского льда

Как будто превратить горячую песчаную землю Сахары в дождливую и зеленую землю недостаточно, солнечные батареи могут нанести ущерб и другим частям мира.

Моделирование показывает повышение локальной температуры приземного воздуха на ~ 1,5 градуса по Цельсию в сценариях, когда 20% земли покрыто солнечными батареями. Аналогичным образом, повышение на ~ 2,5 градуса при 50% покрытии земли. В конце концов, оба сценария могут повысить глобальные температуры из-за атмосферных и океанских течений. Во втором сценарии более заметные признаки потепления будут наблюдаться в арктическом регионе. Потепление полярного региона вызовет повышение уровня моря из-за таяния морского льда.

Перераспределение осадков в Сахаре и близлежащих регионах уменьшит количество осадков в районе Амазонки на 10-30%. Это примерно такое же количество дополнительных осадков, которое получит Сахара из-за более низкого альбедо, вызванного солнечными панелями. Уменьшение влажности и количества осадков приведет к засухе в Амазонии.

Чтобы забить последний гвоздь в гроб, солнечные фермы в пустыне будут способствовать развитию тропических циклонов над побережьями Северной Америки и Восточной Азии.

Вопросы хранения и транспортировки

Даже если мы преодолеем все катастрофические последствия использования солнечных ферм в пустыне, нам придется продумать логистику для хранения и транспортировки всей этой энергии. Нам потребуются массивные батареи для хранения энергии, вырабатываемой в течение дня, чтобы продолжать подачу электроэнергии даже ночью. Каждой панели потребуется отдельная небольшая батарея для бесперебойной работы в течение дня. Это почти удвоит общую стоимость солнечной электростанции.

А что с транспортом? Как бы мы снабдили весь мир солнечной электростанцией посреди пустыни? В настоящее время Африка отстает в развитии надежных электрических сетей. При транспортировке энергии на большие расстояния по линиям электропередачи также наблюдается некоторый процент потерь мощности (до 22,8%).

Вдобавок африканский регион политически нестабилен. Это делает большие инвестиции (например, солнечную ферму) в этом районе рискованными.

Неужели нам действительно нужно захватить акры пустынных земель и нарушить их экосистему для производства солнечной энергии? Какой бы образцовой ни была идея получения большого количества энергии от солнечных станций в пустыне, она все еще слишком сложна, чтобы воплотить ее в жизнь. Но у нас есть технологии, позволяющие нашим городам вырабатывать солнечную энергию.

При этом, если эта концепция действительно воплотится в жизнь, это станет большим достижением для мира. Это позволит нам уменьшить нашу зависимость от электростанций, работающих на ископаемом топливе.

Читайте далее: Угольная энергия больше не имеет финансового смысла