Вугільне забруднення знижує ефективність сонячної енергетики в усьому світі

Нове дослідження під керівництвом Оксфордського університету та Університетського коледжу Лондона виявило, що забруднення від вугільних електростанцій суттєво знижує енергетичну ефективність сонячних фотоелектричних установок, особливо там, де ці дві сфери розширюються поруч.

Джерело: phys.org

Результати роботи опублікували в журналі Nature Sustainability. Науковці нанесли на карту та оцінили понад 140 000 сонячних станцій у всьому світі за допомогою супутникових знімків. Поєднавши ці відомості з атмосферними даними про забруднення повітря, дослідники розрахували обсяги втраченого сонячного світла та масштаби скорочення виробництва електроенергії. Вони з'ясували, що аерозолі — крихітні частинки, зважені в повітрі — знизили світову генерацію сонячної електрики на 5,8% у 2023 році, що дорівнює 111 терават-годинам втраченої енергії.

Ці втрати є суттєвою перешкодою для переходу на чисту енергію, яку часто ігнорують. У період між 2017 і 2023 роками нові сонячні установки додавали в середньому 246,6 терават-години електрики щороку, тоді як пов'язані з аерозолями втрати вже існуючих систем досягали 74 терават-годин щорічно. Це становить майже третину від приросту нових потужностей і підкреслює раніше не враховувану взаємодію між використанням викопного палива та відновлюваної енергетики, коли викиди однієї системи безпосередньо погіршують роботу іншої. Провідний автор дослідження Руї Сонг із Департаменту фізики Оксфордського університету та Лабораторії космічних досліджень імені Мулларда при Університетському коледжі Лондона зазначив, що ефективність енергетичного переходу є нижчою, ніж зазвичай вважають.

Щоб визначити джерела цих втрат, дослідники простежили походження частинок і назвали спалювання вугілля одним із головних чинників забруднення. Цей ефект особливо помітний у Китаї, де сонячні та вугільні потужності розвивалися паралельно і часто розташовані в одних і тих самих регіонах. Країна є найбільшим у світі виробником сонячної енергії та згенерувала 793,5 терават-години сонячної електрики у 2023 році, що становить 41,5% від загальносвітового обсягу. Водночас держава зазнала найбільших втрат від аерозолів, які скоротили її загальні показники на 7,7%. За оцінками дослідників, близько 29% пов'язаних з аерозолями втрат сонячної енергії в Китаї припадає саме на вугільні електростанції, що викидають дрібні частинки, які розсіюють і поглинають світло.

Руї Сонг додав, що забруднення повітря не лише блокує сонячні промені, а й змінює хмари, що здатне ще сильніше знизити потужність генерації. Це означає, що реальний негативний вплив може виявитися більшим за виміряний, через що людство ризикує переоцінити внесок сонця у скорочення шкідливих викидів, якщо не візьме під контроль роботу вугільних об'єктів. Цікаво, що Китай виявився єдиним великим регіоном, який продемонстрував тривале покращення ситуації. Пов'язані з аерозолями втрати сонячної енергії там знижувалися в середньому на 0,96 терават-години на рік у період з 2013 по 2023 рік завдяки впровадженню суворіших стандартів викидів та технологій ультранизьких викидів на станціях, а не через скорочення самих вугільних потужностей.

Для проведення аналізу дослідники об'єднали супутникові знімки та технології машинного навчання. Співавтор роботи Ян-Петер Мюллер із Лабораторії космічних досліджень імені Мулларда при Університетському коледжі Лондона підкреслив, що глобальні супутникові спостереження дозволили зафіксувати невпинне зростання дешевої та чистої сонячної енергії в денні години. Науковець зауважив, що в найближчому майбутньому дослідники зможуть кожні 10 хвилин у режимі реального часу відстежувати вплив частинок пилу та диму на зниження сонячної енергії на поверхні Землі за допомогою геостаціонарних супутників. Інша співавторка дослідження Ченчен Хуанг з Університету Бата висловила занепокоєння, що ігнорування цих процесів може призвести до системного завищення показників відновлюваної енергетики урядами та бізнесом.

Вона додала, що для збереження правильного курсу політика держав повинна враховувати цей прихований стримуючий фактор та переспрямувати субсидії з викопного палива та вугілля на інші сфери. Засновник ініціативи Оксфорд Нет Зеро Майлз Аллен, який не брав участі в дослідженні, підсумував, що всі сценарії досягнення цілей Паризької угоди передбачають швидку відмову від використання вугілля без очищення викидів, чого наразі не відбувається у світі. Головною причиною тривалого масового спалювання вугілля залишається його надзвичайна дешевизна, проте, як наочно доводить проведена наукова праця, така низька ринкова вартість утворюється лише тому, що реальні екологічні та економічні витрати залишаються ретельно прихованими від суспільства.