«Энергии хватит на весь мир»: ученые рассказали о проекте электростанции в Сахаре
Построив целый комплекс зеленых электростанций в Сахаре, можно не только получить достаточно электричества для снабжения всего мира, а и изменить в африканской пустыне климат, а именно, остановить дезертификацию и начать ее озеленение.
Об этом рассказывает Хайтек.
Отмечается, что пустыня Сахара огромна настолько, что если бы она была страной, то по размеру потеснила бы Бразилию с пятого места в рейтинге. К тому же, сила солнца, которое над этими территориями светит, также выше, чем где бы то ни было. На каждый квадратный метр, по оценкам NASA, поступает в среднем от 2 000 до 3 000 кВт? ч солнечной энергии в год.
Профессор Университета Ноттингем Трент, Амина Аль-Хабайбе, считает, что для обеспечения электричеством всей Земли хватило бы сахарской энергии. Звучит утопично, однако статья, которая опубликованная в журнале The Conversation, показывает способы с помощью которых данную идеию можно реализовать.
«Площадь Сахары составляет примерно 9 млн кв. км, а значит, сумма энергии всех солнечных лучей над пустыней - более 22 млрд ГВт? ч в год. Много ли это? Гипотетическая солнечная ферма, которая покрыла бы всю пустыню, могла производить в 2 тыс. раз больше энергии, чем самые крупные электростанции мира. Суммарные объемы их производительности едва ли достигают 100 тыс. ГВт? ч в год.
Проложить огромный кабель из Сахары в Европу у человечества получится. Северная Африка находится очень близко к Европе. Кратчайшее расстояние между континентами - всего 15 км, Гибралтарский пролив. Тем не менее, даже маршруты по Средиземному морю будут вполне практичным вариантом. В конце концов, самый длинный подводный силовой кабель растянулся на 600 км между Норвегией и Нидерландами», - говорится в статье.
Ветровые турбины или солнечные батареи
На сегодняшний день для производства электроэнергии в пустыни существуют две практических технологии, а именно: концентрированная солнечная энергия и привычные фотоэлектрические солнечные батареи. Каждый метод имеет свои плюсы, а также минусы.
Таким образом, CSP использует линзы или же зеркала, которые солнечную энергию фокусируют и нагреваются до огромных температур. Тепло с помощью обычных паровых турбин генерирует электричество. Данная технология напоминает работу атомного реактора, который с помощью огромных температур также разгоняет паровую турбину. В результате электричество создает вращение турбины. Для накопления энергии в некоторых системах используют расплавленную соль для хранения солнечной энергии, что позволяет вращать турбину и ночью.
Для Сахары технология концентрирования солнечной энергии кажется идеальным вариантом. Ведь прямые солнечные лучи, отсутствие облаков, а также высоких температур является полным набором необходимого для максимальной продуктивности CSP.
К Недостатку данного метода есть уязвимость линз и зеркал. Песчаные бури их легко загрязняют. В связи с этим устанавливая такие инструменты, нужно продумать и то, как часто их будут очищать. Кроме того, системы турбин и парового отопления являются механизмами, для которых нужна вода. А в пустыне ее гораздо меньше, нежели необходимо для незатратного функционирования системы.
Обычные фотоэлектрические панели переводят солнечную энергию в электрическую с помощью полупроводников. Такой способ подходит для обеспечения электричеством маленьких и отдельно стоящих зданий. Кроме того, панели не выдерживают температуры выше 45 °C.
Аль-Хабайбе предполагает, что в крупном проекте солнечную энергию можно сконцентрировать с помощью тысяч отражающих панелей. Похожий проект появился в ОАЭ: с его помощью энергетики хотят избежать проблем с фотоэлектрическими панелями, которые нельзя размещать на сильной жаре.
Дожди над Сахарой
В пустыне Сахара климатические условия могут изменить солнечные и ветряные фермы. Результатом работы установок, которые вырабатывают электричество, станет образование облаков над пустыней. Над Африкой буквально начнутся дожди. Ведь солнечные панели, а также ветряные турбины затемняют поверхность пустыни.
О локальном воздействии подобных систем на температуру и уровень влажности в регионах, в которых они устанавливаются, ученые уже знали.
Отмечается, что Сахель это территориальный регион Африки, который отделяет Сахару от саванны. Более того, его границы можно потянуть условно от Сенегала на западе до Судана на востоке. На данных территориях ветряные электростанции уже установили: количество осадков выросло на 1,12 мм в день.
Автор исследования, посвященного терраформированию Сахары, доктор Ян Ли, говорит: «Результаты нашей модели показывают, что крупномасштабные ветряные фермы в Сахаре удвоят количество осадков не только в самой пустыне, но и в Сахеле, где уровень повысится с 200 до 500 мм в год». В результате дождей растительный покров пустыни тоже вырастет на 20%.
Подчеркивается, что для таких изменений причин несколько. Во-первых, ветряные турбины улучшают смешивание воздуха из-за вращения лопастей. Ветряные электростанции увеличивают шероховатость поверхности, а также усиливают схождение ветра в области с низким давлением. В результате создается петля обратной зависимости. Говоря простыми словами, чем больше дождя попадает на землю, тем больше осадков с нее испаряется.
Солнечные панели, которые поглощают лучи, в свою очередь уменьшают поверхностное альбедо - степень отражения света от поверхности, что тоже приводит к увеличению количества осадков. Исследователи предполагают, что уменьшение отражения солнечного света вызовет 50-процентное увеличение осадков.
Евгения Калнай, эксперт по погоде и климату в Университете Мэриленда, выяснила, что изменить температуру региона смогут обе технологии. Солнечные панели могут поднять температуру на 3-4 °C, а ветровые турбины повысили бы ночную температуру. Таким образом, теплый воздух, который они разгоняют, поднимался бы вверх. Поскольку он содержит водяной пар, то в конечном счете мог бы конденсироваться в дождевые облака.
«Более продвинутая модель предполагала три сценария: только солнечные панели, ветряные электростанции или обе технологии. Ветровые электростанции поднимали ночную температуру на 2,16 °C, при этом увеличив количество осадков в Сахаре примерно вдвое - на 0,25 мм в сутки. Солнечные фермы повысят температуру на 1,12 °C в течение солнечного дня. Суммарное воздействие ветровых турбин и солнечных ферм изменит уровень осадков на 215,4 мм в год в Сахаре и на 500 мм в Сахеле. Среднее количество осадков будет увеличиваться по мере роста растений. Зеленые насаждения перемещают воду с земли в воздух. Этот процесс называется эвапотранспирацией», - пишет издание.
Отмечается, что если бы такой эпический план человечество смогло осуществить, то получило бы не просто зеленую Сахару. Люди бы избавились от необходимости в ископаемом топливе: пустынная установка вырабатывала бы 82 тераватта электроэнергии в год. Ведь сегодняшнее потребление всей планеты составляет порядка 18 тераватт.
Более того, планету убивает добыча ископаемого топлива, и это не метафора. Парниковый газ, поступающий в атмосферу, вырабатывается из-за добычи, а также использования угля и нефти. Собственные рекорды постоянно бьет уровень углекислого газа над поверхностью Земли.
«Кроме предотвращения антропогенных выбросов парниковых газов от ископаемого топлива, энергия ветра и солнца может дать другие неожиданные полезные климатические перемены», - подчеркивают исследователи.
Еще одни плюсом озеленения пустыни станет уменьшение темпов дезертификации. За последние 100 лет Сахара выросла на 700 тыс. кв. км. Это 10% от предыдущей площади пустыни. Аэролог Расс Дикерсон из Университета Мэриленда считает, что приостановить процесс расширения засушливого региона смогут ветровые станции.
Последним преимуществом «зеленой электрической пустыни» является перепроизводство. «Возможный избыток электроэнергии, которая будет вырабатываться на установке, позволит справиться и с другими ресурсными проблемами. Так, энергию можно было бы перенаправить на опреснение и транспортировку морской воды для тех регионов, которым не хватает пресной воды», - пишут ученые.
Однако отмечается, что подобные идеи на данный момент не более, нежели гипотетические предположения, которые реализовать трудно.
