Einen riesigen Solarpark in der Sahara bauen und die Welt mit Strom versorgen? Hier ist, wie das dem Klima schaden könnte:
Die abschreckendsten Wüsten der Welt könnten die besten Orte auf der Erde sein, um Solarenergie zu ernten, die die reichlichste und sauberste Energiequelle ist, die wir haben.
Wüsten sind geräumig, relativ flach, reich an Silizium — dem Rohstoff für die Halbleiter, aus denen Solarzellen hergestellt werden — und es fehlt nie an Sonnenlicht. Tatsächlich befinden sich die 10 größten Solaranlagen der Welt alle in Wüsten oder trockenen Regionen.
Forscher stellen sich vor, dass es möglich sein könnte, die größte Wüste der Welt, die Sahara, in einen riesigen Solarpark zu verwandeln, der in der Lage ist, das Vierfache des aktuellen Energiebedarfs der Welt zu decken. In Tunesien und Marokko wurden Pläne für Projekte ausgearbeitet, die Millionen von Haushalten in Europa mit Strom versorgen sollen.
Während die schwarzen Oberflächen von Solarmodulen den größten Teil des Sonnenlichts absorbieren, das sie erreicht, werden nur etwa 15 Prozent dieser eingehenden Energie in Elektrizität umgewandelt; Der Rest wird als Wärme an die Umwelt zurückgegeben. Die Paneele sind normalerweise viel dunkler als der Boden, den sie bedecken, so dass eine große Fläche von Solarzellen viel zusätzliche Energie absorbiert und als Wärme abgibt, was sich auf das Klima auswirkt.
Wenn diese Effekte nur lokal wären, könnten sie in einer dünn besiedelten und kargen Wüste keine Rolle spielen. Aber der Umfang der Anlagen, die benötigt werden, um den weltweiten fossilen Energiebedarf zu senken, wäre enorm und würde Tausende von Quadratkilometern abdecken. Wärme, die von einem Gebiet dieser Größe wieder abgegeben wird, wird durch den Luftstrom in der Atmosphäre neu verteilt, was regionale und sogar globale Auswirkungen auf das Klima hat.
Die Installation eines massiven Solarparks könnte feuchtere Bedingungen und auch eine grünere Sahara-Wüste schaffen
Eine Studie aus dem Jahr 2018 verwendete ein Klimamodell, um die Auswirkungen einer geringeren Albedo auf die Landoberfläche von Wüsten zu simulieren, die durch die Installation massiver Solarparks verursacht werden. Albedo ist ein Maß dafür, wie gut Oberflächen Sonnenlicht reflektieren. Sand zum Beispiel ist viel reflektierender als ein Solarpanel und hat daher eine höhere Albedo.
Das Modell zeigte, dass, wenn die Größe des Solarparks 20 Prozent der Gesamtfläche der Sahara erreicht, eine Rückkopplungsschleife ausgelöst wird. Die von den dunkleren Sonnenkollektoren abgegebene Wärme (im Vergleich zum stark reflektierenden Wüstenboden) erzeugt einen steilen Temperaturunterschied zwischen dem Land und den umgebenden Ozeanen, der letztendlich den Oberflächenluftdruck senkt und dazu führt, dass feuchte Luft aufsteigt und zu Regentropfen kondensiert. Mit mehr Monsunregen wachsen Pflanzen und die Wüste reflektiert weniger Sonnenenergie, da die Vegetation das Licht besser absorbiert als Sand und Erde. Wenn mehr Pflanzen vorhanden sind, wird mehr Wasser verdampft, wodurch eine feuchtere Umgebung entsteht, in der sich die Vegetation ausbreitet.
Dieses Szenario mag phantasievoll erscheinen, aber Studien deuten darauf hin, dass eine ähnliche Rückkopplungsschleife einen Großteil der Sahara während der afrikanischen Feuchtperiode, die erst vor 5.000 Jahren endete, grün hielt.
Ein riesiger Solarpark könnte also ausreichend Energie erzeugen, um den globalen Bedarf zu decken und gleichzeitig eine der feindlichsten Umgebungen der Erde in eine bewohnbare Oase zu verwandeln.
Klingt perfekt, oder? Nicht ganz.
In einer aktuellen Studie haben wir ein fortschrittliches Erdsystemmodell verwendet, um genau zu untersuchen, wie Solarparks in der Sahara mit dem Klima interagieren. Unser Modell berücksichtigt die komplexen Rückkopplungen zwischen den wechselwirkenden Sphären des Weltklimas — der Atmosphäre, dem Ozean und dem Land und seinen Ökosystemen. Es zeigte sich, dass es in abgelegenen Teilen des Landes und des Ozeans unbeabsichtigte Auswirkungen geben könnte, die alle regionalen Vorteile gegenüber der Sahara selbst ausgleichen.
Die Folgen einer wärmeren, grüneren Sahara wären weltweit zu spüren, von der Dürre im Amazonasgebiet bis zum Meeresverlust in der Arktis
Die Abdeckung von 20 Prozent der Sahara mit Solarparks erhöht die lokalen Temperaturen in der Wüste nach unserem Modell um 1,5 ° C. Bei 50 Prozent Deckung beträgt der Temperaturanstieg 2,5°C. Diese Erwärmung wird sich schließlich durch die Bewegung der Atmosphäre und der Ozeane auf der ganzen Welt ausbreiten und die Durchschnittstemperatur der Welt um 0,16 ° C für 20 Prozent Abdeckung und 0,39 ° C für 50 Prozent Abdeckung erhöhen.
Die globale Temperaturverschiebung ist jedoch nicht einheitlich — die Polarregionen würden sich stärker erwärmen als die Tropen, was den Meereisverlust in der Arktis erhöht. Dies könnte die Erwärmung weiter beschleunigen, da schmelzendes Meereis dunkles Wasser freilegt, das viel mehr Sonnenenergie absorbiert.
Diese massive neue Wärmequelle in der Sahara reorganisiert die globale Luft- und Ozeanzirkulation und beeinflusst die Niederschlagsmuster auf der ganzen Welt. Das schmale Band der Starkregenfälle in den Tropen, das mehr als 30 Prozent des globalen Niederschlags ausmacht und die Regenwälder des Amazonas- und Kongobeckens stützt, verschiebt sich in unseren Simulationen nach Norden.
Für die Amazonasregion führt dies zu Dürren, da weniger Feuchtigkeit aus dem Ozean kommt. Ungefähr die gleiche Menge an zusätzlichem Niederschlag, die aufgrund der Oberflächenverdunkelungseffekte von Sonnenkollektoren über die Sahara fällt, geht im Amazonasgebiet verloren. Das Modell prognostiziert auch häufigere tropische Wirbelstürme, die die nordamerikanischen und ostasiatischen Küsten treffen.
Lu et al. (2021), Autor zur Verfügung gestellt
Einige wichtige Prozesse fehlen in unserem Modell noch, wie z. B. Staub, der aus großen Wüsten geblasen wird. Saharastaub, der vom Wind getragen wird, ist eine wichtige Nährstoffquelle für den Amazonas und den Atlantik.
Eine grünere Sahara könnte also einen noch größeren globalen Effekt haben, als unsere Simulationen nahelegen.
Wir fangen erst an, die möglichen Folgen der Errichtung massiver Solarparks in den Wüsten der Welt zu verstehen. Lösungen wie diese können der Gesellschaft beim Übergang von fossiler Energie helfen, aber Erdsystemstudien wie unsere unterstreichen, wie wichtig es ist, die zahlreichen gekoppelten Reaktionen der Atmosphäre, der Ozeane und der Landoberfläche bei der Untersuchung ihrer Vorteile und Risiken zu berücksichtigen.
Dieser Artikel wurde aus The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz veröffentlicht.
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