een gigantische zonneboerderij bouwen in de Sahara en de wereld van stroom voorzien? Hier is hoe dat het klimaat zou kunnen schaden in plaats daarvan
‘ s werelds meest verboden woestijnen zouden de beste plaatsen op aarde kunnen zijn voor het oogsten van zonne-energie, de meest overvloedige en schone energiebron die we hebben.De woestijnen zijn ruim, relatief vlak, rijk aan silicium — de grondstof voor de halfgeleiders waaruit zonnecellen worden gemaakt — en hebben altijd een tekort aan zonlicht. In feite, de 10 grootste zonne-installaties over de hele wereld zijn allemaal gelegen in woestijnen of droge gebieden.Onderzoekers denken dat het mogelijk zou kunnen zijn om de grootste woestijn ter wereld, de Sahara, om te vormen tot een gigantische zonneboerderij, die in staat is te voldoen aan vier keer de huidige energievraag ter wereld. Er zijn blauwdrukken opgesteld voor projecten in Tunesië en Marokko die miljoenen huishoudens in Europa van elektriciteit zouden voorzien.
terwijl de zwarte oppervlakken van zonnepanelen het grootste deel van het zonlicht absorberen dat hen bereikt, wordt slechts ongeveer 15% van die binnenkomende energie omgezet in elektriciteit; de rest wordt als warmte aan de omgeving teruggegeven. De panelen zijn meestal veel donkerder dan de grond die ze bedekken, dus een enorme uitgestrektheid van zonnecellen zal veel extra energie absorberen en uitstralen als warmte, wat het klimaat beïnvloedt.
als deze effecten alleen lokaal waren, zouden ze er misschien niet toe doen in een dunbevolkte en dorre woestijn. Maar de omvang van de installaties die nodig zijn om een deuk te maken in ‘ s werelds vraag naar fossiele energie zou enorm zijn, en duizenden vierkante kilometer beslaan. De warmte die uit een gebied van deze omvang wordt teruggevoerd, zal worden herverdeeld door de luchtstroom in de atmosfeer, met regionale en zelfs mondiale gevolgen voor het klimaat.
Massive solar farm installation could create more void conditions and also a greener Sahara Desert
a 2018 study used a climate model to simulate the effects of lower albedo on the land surface of deserts caused by installation massive solar farms. Albedo is een maat voor hoe goed oppervlakken zonlicht reflecteren. Zand bijvoorbeeld, is veel meer reflecterend dan een zonnepaneel en heeft dus een hoger albedo.
het model toonde aan dat wanneer de grootte van het zonnepark 20 procent van de totale oppervlakte van de Sahara bereikt, het een terugkoppelingslus activeert. De warmte die wordt uitgestoten door de donkere zonnepanelen (in vergelijking met de sterk reflecterende woestijngrond) zorgt voor een sterk temperatuurverschil tussen het land en de omringende oceanen, wat uiteindelijk de luchtdruk aan het oppervlak verlaagt en ervoor zorgt dat vochtige lucht stijgt en condenseert tot regendruppels. Met meer moessonregens groeien planten en reflecteert de woestijn minder energie van de zon, omdat vegetatie licht beter absorbeert dan zand en grond. Met meer planten aanwezig, meer water verdampt, waardoor een meer vochtige omgeving waardoor vegetatie te verspreiden.
dit scenario lijkt misschien fantasierijk, maar studies suggereren dat een soortgelijke terugkoppeling een groot deel van de Sahara groen hield tijdens de Afrikaanse vochtige periode, die slechts 5.000 jaar geleden eindigde.
een groot zonnepark zou dus voldoende energie kunnen opwekken om aan de wereldwijde vraag te voldoen en tegelijkertijd een van de meest vijandige omgevingen op aarde tot een bewoonbare oase te maken.
klinkt perfect, toch? Niet helemaal.
in een recente studie hebben we een geavanceerd systeemmodel voor de aarde gebruikt om nauwkeurig te onderzoeken hoe zonneparken in de Sahara interageren met het klimaat. Ons model houdt rekening met de complexe feedback tussen de interagerende sferen van het klimaat in de wereld — de atmosfeer, de oceaan en het land en zijn ecosystemen. Het toonde aan dat er onbedoelde effecten kunnen zijn in afgelegen delen van het land en de oceaan die eventuele regionale voordelen over de Sahara zelf compenseren.
de gevolgen van een warmere, groenere Sahara zouden voelbaar zijn over de hele wereld, van droogte in het Amazonegebied tot zeeverlies in het Noordpoolgebied
20% van de Sahara met zonneboerderijen verhoogt de lokale temperatuur in de woestijn met 1,5°C volgens ons model. Bij 50 procent dekking is de temperatuurstijging 2,5°C. Deze opwarming zal uiteindelijk worden verspreid over de hele wereld door de atmosfeer en de oceaan beweging, het verhogen van de gemiddelde temperatuur van de wereld met 0,16°C voor 20 procent dekking, en 0,39°C voor 50 procent dekking.
de wereldwijde temperatuurverschuiving is echter niet uniform — de poolgebieden zouden meer opwarmen dan de tropen, waardoor het verlies aan zeeijs in het Noordpoolgebied toeneemt. Dit kan de opwarming verder versnellen, omdat smeltend zee-ijs donker water blootlegt dat veel meer zonne-energie absorbeert.
deze enorme nieuwe warmtebron in de Sahara reorganiseert de wereldwijde lucht-en oceaancirculatie, wat invloed heeft op neerslagpatronen over de hele wereld. De smalle band van zware regenval in de tropen, die goed is voor meer dan 30 procent van de wereldwijde neerslag en de regenwouden van de Amazone en Congo Basin ondersteunt, verschuift naar het noorden in onze simulaties.
voor het Amazonegebied veroorzaakt dit droogte omdat er minder vocht uit de oceaan komt. Ongeveer dezelfde hoeveelheid extra regenval die over de Sahara valt als gevolg van de verduisterende effecten van zonnepanelen gaat verloren in het Amazonegebied. Het model voorspelt ook frequentere tropische cyclonen die Noord-Amerikaanse en Oost-Aziatische kusten treffen.
Lu et al. (2021), auteur verstrekt
enkele belangrijke processen ontbreken nog in ons model, zoals stof dat uit grote woestijnen wordt geblazen. Stof uit de Sahara, dat door de wind wordt meegevoerd, is een essentiële bron van voedingsstoffen voor het Amazonegebied en de Atlantische Oceaan.
dus een groenere Sahara zou een nog groter globaal effect kunnen hebben dan onze simulaties suggereerden.We beginnen pas de mogelijke gevolgen te begrijpen van de oprichting van massieve zonneparken in de woestijnen van de wereld. Oplossingen als deze kunnen de samenleving helpen bij de overgang van fossiele energie, maar studies van het aardsysteem zoals het onze onderstrepen het belang van het overwegen van de vele gekoppelde reacties van de atmosfeer, oceanen en het landoppervlak bij het onderzoeken van hun voordelen en risico ‘ s.
dit artikel is opnieuw gepubliceerd van het gesprek onder een Creative Commons-licentie.
bekijk deze TED-Ed les en leer over het grootste obstakel van zonne-energie en hoe wetenschappers het proberen aan te pakken: