Byg en kæmpe sol gård i Sahara og magt verden? Sådan kan det skade klimaet i stedet
verdens mest forbudte ørkener kunne være de bedste steder på jorden til høst af solenergi, som er den mest rigelige og rene energikilde, vi har.
ørkener er rummelige, relativt flade, rige på silicium — råmaterialet til halvlederne, hvorfra solceller er lavet — og mangler aldrig sollys. Faktisk er de 10 største solanlæg rundt om i verden alle placeret i ørkener eller tørre regioner.
forskere forestiller sig, at det kan være muligt at omdanne verdens største ørken, Sahara, til en kæmpe solfarm, der er i stand til at imødekomme fire gange verdens nuværende energibehov. Der er udarbejdet planer for projekter i Tunesien og Marokko, der skal levere elektricitet til millioner af husstande i Europa.
mens de sorte overflader på solpaneler absorberer det meste af sollyset, der når dem, konverteres kun omkring 15 procent af den indkommende energi til elektricitet; resten returneres til miljøet som varme. Panelerne er normalt meget mørkere end Jorden, de dækker, så en stor udstrækning af solceller vil absorbere en masse ekstra energi og udsende den som varme, hvilket påvirker klimaet.
hvis disse virkninger kun var lokale, betyder de måske ikke noget i en tyndt befolket og ufrugtbar ørken. Men omfanget af de installationer, der er nødvendige for at gøre en bukke i verdens fossile energibehov, ville være stort og dække tusindvis af kvadratkilometer. Varme, der genudsendes fra et område af denne størrelse, vil blive omfordelt af luftstrømmen i atmosfæren og have regionale og endda globale effekter på klimaet.
massiv solfarminstallation kunne skabe mere fugtige forhold og også en grønnere Sahara-ørken
en undersøgelse fra 2018 brugte en klimamodel til at simulere virkningerne af lavere albedo på ørkenens jordoverflade forårsaget af installation af massive solfarme. Albedo er et mål for, hvor godt overflader reflekterer sollys. Sand er for eksempel meget mere reflekterende end et solpanel og har også en højere albedo.
modellen afslørede, at når størrelsen på solfarmen når 20 procent af det samlede areal i Sahara, udløser det en feedbacksløjfe. Varme udsendt af de mørkere solpaneler (sammenlignet med den stærkt reflekterende ørkenjord) skaber en stejl temperaturforskel mellem landet og de omkringliggende oceaner, der i sidste ende sænker overfladens lufttryk og får fugtig luft til at stige og kondensere til regndråber. Med mere monsun nedbør vokser planter, og ørkenen reflekterer mindre af solens energi, da vegetation absorberer lys bedre end sand og jord. Med flere planter til stede fordampes mere vand, hvilket skaber et mere fugtigt miljø, der får vegetationen til at sprede sig.
dette scenario kan virke fantasifuldt, men undersøgelser tyder på, at en lignende feedback loop holdt meget af Sahara grøn i Den Afrikanske fugtige periode, som kun sluttede for 5.000 år siden.
så en kæmpe solfarm kunne generere rigelig energi til at imødekomme den globale efterspørgsel og samtidig gøre et af de mest fjendtlige miljøer på jorden til en beboelig oase.
lyder perfekt, ikke? Ikke helt.
i en nylig undersøgelse brugte vi en avanceret Jordsystemmodel til nøje at undersøge, hvordan Solfarme fra Sahara interagerer med klimaet. Vores model tager højde for de komplekse tilbagemeldinger mellem de interagerende sfærer i verdens klima — atmosfæren, havet og landet og dets økosystemer. Det viste, at der kunne være utilsigtede virkninger i fjerntliggende dele af landet og havet, der opvejer eventuelle regionale fordele over Sahara selv.
konsekvenserne af en varmere, grønnere Sahara ville mærkes rundt om i verden, fra tørke i Amasonen til havtab i Arktis
dækker 20 procent af Sahara med solfarme hæver lokale temperaturer i ørkenen med 1,5 kilo C ifølge vores model. Ved 50 procent dækning er temperaturstigningen 2,5 liter C. Denne opvarmning vil i sidste ende blive spredt over hele kloden ved atmosfære og havbevægelse, hvilket hæver verdens gennemsnitstemperatur med 0,16 liter C for 20 procent dækning og 0,39 liter C for 50 procent dækning.
det globale temperaturskift er dog ikke ensartet — polarområderne vil varme mere end troperne, hvilket øger tabet af havis i Arktis. Dette kan yderligere fremskynde opvarmningen, da smeltende havis udsætter mørkt vand, der absorberer meget mere solenergi.
denne massive nye varmekilde i Sahara omorganiserer den globale luft-og havcirkulation og påvirker nedbørsmønstre rundt om i verden. Det smalle bånd af kraftig nedbør i troperne, der tegner sig for mere end 30 procent af den globale nedbør og understøtter regnskoven i amason-og Congo-bassinet, skifter nordpå i vores simuleringer.
for amason-regionen forårsager dette tørke, da der kommer mindre fugt fra havet. Omtrent den samme mængde ekstra nedbør, der falder over Sahara på grund af solpanelernes overflademørk, går tabt fra Amasonen. Modellen forudsiger også hyppigere tropiske cykloner, der rammer nordamerikanske og østasiatiske kyster.
Lu et al. (2021), forfatter forudsat
nogle vigtige processer mangler stadig i vores model, såsom støv blæst fra store ørkener. Støv fra Sahara, der bæres på vinden, er en vigtig kilde til næringsstoffer for Atlanterhavet og Atlanterhavet.
så en grønnere Sahara kunne have en endnu større global effekt end vores simuleringer antydede.
vi begynder kun at forstå de potentielle konsekvenser af at etablere massive solfarme i verdens ørkener. Løsninger som dette kan hjælpe samfundet med at overgå fra fossil energi, men Jordsystemundersøgelser som vores understreger vigtigheden af at overveje de mange koblede reaktioner fra atmosfæren, oceaner og landoverflade, når de undersøger deres fordele og risici.
denne artikel genudgives fra samtalen under en Creative Commons-licens.
se denne TED – Ed lektion og lær om solenergi største hindring og hvordan forskere forsøger at løse det: