• Articles
• admin

najbardziej zakazane pustynie na świecie mogą być najlepszymi miejscami na ziemi do pozyskiwania energii słonecznej, która jest najobficiej i najczystszym źródłem energii, jakie mamy.

pustynie są przestronne, stosunkowo płaskie, bogate w krzem — surowiec dla półprzewodników, z których wykonane są ogniwa słoneczne — i nigdy nie brakuje światła słonecznego. W rzeczywistości 10 największych elektrowni słonecznych na świecie znajduje się na pustyniach lub w suchych regionach.

badacze wyobrażają sobie, że możliwe jest przekształcenie największej pustyni świata, Sahary, w gigantyczną farmę słoneczną, zdolną zaspokoić czterokrotnie większe zapotrzebowanie na energię na świecie. Opracowano plany dla projektów w Tunezji i Maroku, które dostarczałyby energię elektryczną milionom gospodarstw domowych w Europie.

podczas gdy czarne powierzchnie paneli słonecznych pochłaniają większość docierającego do nich światła słonecznego, tylko około 15 procent tej przychodzącej energii zostaje zamienione na energię elektryczną; reszta jest zwracana do środowiska jako ciepło. Panele są zwykle znacznie ciemniejsze niż ziemia, którą pokrywają, więc ogromna przestrzeń ogniw słonecznych pochłonie wiele dodatkowej energii i wyemituje ją jako ciepło, wpływając na klimat.

gdyby te efekty były tylko lokalne, mogłyby nie mieć znaczenia na słabo zaludnionej i jałowej pustyni. Ale skala instalacji potrzebnych do zmniejszenia światowego zapotrzebowania na energię z paliw kopalnych byłaby ogromna, obejmując tysiące kilometrów kwadratowych. Ciepło ponownie emitowane z obszaru o tej wielkości będzie redystrybuowane przez przepływ powietrza w atmosferze, co będzie miało regionalny, a nawet globalny wpływ na klimat.

masywna instalacja farmy słonecznej może stworzyć bardziej wilgotne warunki, a także bardziej ekologiczną pustynię Sahary

w badaniu z 2018 r.wykorzystano model klimatu do symulacji wpływu niższego albedo na powierzchnię lądową pustyń spowodowaną instalacją masowych farm słonecznych. Albedo jest miarą tego, jak dobrze powierzchnie odbijają światło słoneczne. Na przykład piasek jest znacznie bardziej odbijający światło niż panel słoneczny i ma wyższe albedo.

model ujawnił, że gdy wielkość farmy słonecznej osiąga 20 procent całkowitej powierzchni Sahary, uruchamia pętlę sprzężenia zwrotnego. Ciepło emitowane przez ciemniejsze panele słoneczne (w porównaniu do wysoce odbijającej się gleby pustynnej) tworzy stromą różnicę temperatur między lądem a otaczającymi oceanami, która ostatecznie obniża ciśnienie powietrza na powierzchni i powoduje, że wilgotne powietrze rośnie i kondensuje się w krople deszczu. Przy większych opadach monsunowych rosną rośliny, a pustynia odbija mniej energii słonecznej, ponieważ roślinność pochłania światło lepiej niż piasek i gleba. Przy większej ilości roślin więcej wody jest odparowywane, tworząc bardziej wilgotne środowisko, które powoduje rozprzestrzenianie się roślinności.

ten scenariusz może wydawać się fantazyjny, ale badania sugerują, że podobna pętla sprzężenia zwrotnego utrzymywała dużą część Sahary w okresie Afrykańskiej wilgotności, który zakończył się zaledwie 5000 lat temu.

tak więc gigantyczna Farma słoneczna może wygenerować wystarczającą ilość energii, aby zaspokoić globalne zapotrzebowanie i jednocześnie przekształcić jedno z najbardziej wrogich środowisk na ziemi w nadającą się do zamieszkania oazę.

brzmi idealnie, prawda? Niezupełnie.

w niedawnym badaniu użyliśmy zaawansowanego modelu układu ziemskiego, aby dokładnie zbadać, w jaki sposób saharyjskie farmy słoneczne oddziałują z klimatem. Nasz model uwzględnia złożone sprzężenia zwrotne między wzajemnie oddziałującymi sferami klimatu świata-atmosferą, oceanem i lądem oraz jego ekosystemami. Wykazały one, że w odległych częściach lądu i oceanu mogą wystąpić niezamierzone skutki, które równoważą wszelkie korzyści regionalne nad samą Saharą.

konsekwencje cieplejszej, bardziej zielonej Sahary byłyby odczuwalne na całym świecie, od suszy w Amazonii do utraty morza w Arktyce

pokrycie 20 procent Sahary farmami słonecznymi podnosi lokalne temperatury na pustyni o 1,5°C zgodnie z naszym modelem. Przy pokryciu 50% wzrost temperatury wynosi 2,5°C. To ocieplenie zostanie ostatecznie rozprzestrzenione na całym świecie przez ruchy atmosfery i oceanów, podnosząc średnią temperaturę świata o 0,16°C dla pokrycia 20 procent i 0,39°C dla pokrycia 50 procent.

globalna zmiana temperatury nie jest jednak jednolita — regiony polarne ogrzewałyby się bardziej niż tropiki, zwiększając utratę lodu morskiego w Arktyce. Może to jeszcze bardziej przyspieszyć ocieplenie, ponieważ topniejący lód morski odsłania ciemną wodę, która pochłania znacznie więcej energii słonecznej.

to ogromne nowe źródło ciepła na Saharze reorganizuje globalną cyrkulację powietrza i oceanów, wpływając na wzorce opadów na całym świecie. Wąskie pasmo obfitych opadów w tropikach, które stanowią ponad 30 procent globalnych opadów i wspierają lasy deszczowe dorzecza Amazonki i Konga, przesuwa się na północ w naszych symulacjach.

dla regionu Amazonii powoduje to susze, ponieważ z oceanu przybywa mniej wilgoci. Mniej więcej taka sama ilość dodatkowych opadów, które spadają na Saharę z powodu zaciemnienia powierzchni paneli słonecznych, jest tracona przez Amazonię. Model przewiduje również częstsze cyklony tropikalne uderzające w północnoamerykańskie i wschodnioazjatyckie wybrzeża.

w naszym modelu nadal brakuje niektórych ważnych procesów, takich jak pył wydmuchiwany z dużych pustyń. Saharyjski pył, niesiony na wietrze, jest ważnym źródłem składników odżywczych dla Amazonii i Oceanu Atlantyckiego.

więc bardziej ekologiczna Sahara może mieć nawet większy globalny efekt niż sugerowały nasze symulacje.

dopiero zaczynamy rozumieć potencjalne konsekwencje utworzenia ogromnych farm słonecznych na pustyniach świata. Rozwiązania takie jak te mogą pomóc społeczeństwu w przejściu od energii kopalnej, ale badania systemu ziemskiego, takie jak nasze, podkreślają znaczenie uwzględnienia licznych sprzężonych reakcji atmosfery, oceanów i powierzchni lądu przy badaniu ich korzyści i zagrożeń.

ten artykuł jest ponownie opublikowany z rozmowy na licencji Creative Commons.

obejrzyj tę lekcję TED-Ed i dowiedz się o największej przeszkodzie w energii słonecznej i o tym, jak naukowcy próbują ją rozwiązać: