Источник: theconversation.com
Удивительное 82-процентное снижение стоимости солнечной фотоэлектрической (PV) энергии с 2010 года дало миру шанс построить энергетическую систему с нулевым уровнем выбросов, которая может быть менее дорогостоящей, чем система, работающая на ископаемом топливе, которую она заменяет.
Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2040 году мощность фотоэлектрических солнечных электростанций должна вырасти в десять раз, если мы хотим решить двойную задачу: сократить глобальную бедность и сдержать потепление значительно ниже 2 градусов.
Критические проблемы остаются. Солнечная энергия является «прерывистой», поскольку солнечный свет меняется в течение дня и в зависимости от времени года, поэтому энергия должна храниться до тех пор, пока солнце не светит. Политика также должна быть разработана таким образом, чтобы солнечная энергия достигала самых отдаленных уголков мира и мест, где она больше всего нужна. И будут неизбежны компромиссы между солнечной энергией и другими видами использования той же земли, включая сохранение и биоразнообразие, сельское хозяйство и продовольственные системы, а также использование общинами и коренными народами.
Мы с коллегами опубликовали в журнале Nature первую глобальную инвентаризацию крупных объектов по производству солнечной энергии. «Большие» в данном случае относятся к объектам, которые производят не менее 10 киловатт, когда солнце находится в самом разгаре. (Типичная небольшая жилая установка на крыше имеет мощность около 5 киловатт).
Мы создали систему машинного обучения для обнаружения этих объектов на спутниковых снимках, а затем развернули систему на более чем 550 терабайтах изображений, использовав несколько человеческих жизней для вычислений.
Мы исследовали почти половину площади поверхности Земли, отфильтровав отдаленные районы, далекие от населения. Всего обнаружено 68 661 солнечный объект. Используя площадь этих объектов и контролируя неопределенность в нашей системе машинного обучения, мы получаем глобальную оценку установленной генерирующей мощности в 423 гигаватт на конец 2018 года. Это очень близко к оценке Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA). 420 ГВт за тот же период.
Отслеживание роста солнечной энергии
Наше исследование показывает, что мощность солнечной фотоэлектрической генерации выросла на впечатляющие 81 процент в период с 2016 по 2018 год, период, для которого у нас были изображения с временными метками. Рост был обусловлен, в частности, ростом в Индии (184 процента), Турции (143 процента), Китае (120 процентов) и Японии (119 процентов).
Размеры объектов варьировались от обширных пустынных установок мощностью гигаватт в Чили, Южной Африке, Индии и на северо-западе Китая до коммерческих и промышленных установок на крышах в Калифорнии и Германии, сельских лоскутных установок в Северной Каролине и Англии и городских лоскутных установок в Южная Корея и Япония.
Солнечные лучи вперемешку с рисовыми полями на мелиорированных землях в Южной Корее. Сток для вас / Shutterstock
Преимущества данных на уровне объектов
Агрегаты нашего набора данных на уровне страны очень близки к статистике IRENA на уровне страны, которая собирается из анкет, должностных лиц страны и отраслевых ассоциаций. По сравнению с другими наборами данных на уровне объекта, мы устраняем некоторые критические пробелы в охвате, особенно в развивающихся странах, где распространение солнечной фотоэлектрической энергии имеет решающее значение для расширения доступа к электроэнергии при одновременном сокращении выбросов парниковых газов. Как в развитых, так и в развивающихся странах наши данные представляют собой общий эталонный показатель, не зависящий от отчетов компаний или правительств.
Геопространственные данные имеют решающее значение для энергетического перехода. Сетевым операторам и участникам рынка электроэнергии необходимо точно знать, где находятся солнечные установки, чтобы точно знать количество энергии, которую они производят или будут производить. Появляющиеся локальные или удаленные системы могут использовать данные о местоположении для прогнозирования увеличения или уменьшения генерации, вызванного, например, прохождением облаков или изменениями погоды.
Эта повышенная предсказуемость позволяет солнечной энергии достигать более высоких пропорций в энергетическом балансе. Поскольку солнечная энергетика становится более предсказуемой, сетевым операторам необходимо будет держать в резерве меньше электростанций, работающих на ископаемом топливе, а меньшее количество штрафов за избыточную или недостаточную выработку будет означать, что будет разблокировано больше маргинальных проектов.
Используя старый каталог спутниковых снимков, мы смогли оценить даты установки 30 процентов объектов. Подобные данные позволяют нам изучить точные условия, которые приводят к распространению солнечной энергии, и помогут правительствам лучше планировать субсидии для стимулирования более быстрого роста.
Авторы сравнили расположение солнечных объектов с данными о землепользовании, чтобы узнать, что там было раньше. Пахотные земли (светло-коричневые) были самыми распространенными. Круитваген и др., Природа
Знание того, где находится объект, также позволяет нам изучать непредвиденные последствия роста производства солнечной энергии. В нашем исследовании мы обнаружили, что солнечные электростанции чаще всего находятся в сельскохозяйственных районах, за ними следуют луга и пустыни.
Это подчеркивает необходимость тщательного рассмотрения воздействия десятикратного расширения фотоэлектрических мощностей в ближайшие десятилетия на продовольственные системы, биоразнообразие и земли, используемые уязвимым населением. Политики могут стимулировать установку солнечных батарей на крышах домов, что снижает конкуренцию за землепользование, или другие варианты использования возобновляемых источников энергии.