Forrás: theconversation.com
A fotovoltaikus napenergia (PV) költségének 2010 óta tapasztalható elképesztő, 82 százalékos csökkenése esélyt adott a világnak egy zéró kibocsátású energiarendszer kiépítésére, amely olcsóbb lehet, mint az általa felváltott fosszilis tüzelésű rendszer.
A Nemzetközi Energia Ügynökség előrejelzése szerint 2040-ig tízszeresére kell nőnie a napelemes napenergia-termelő kapacitásnak, ha meg akarunk felelni a globális szegénység enyhítésének és a felmelegedés jóval 2 fok alá szorításának.
A kritikus kihívások továbbra is fennállnak. A napenergia "szakaszos", mivel a napsütés napközben és évszakonként változik, ezért az energiát arra kell tárolni, amikor nem süt a nap. A politikát úgy is meg kell tervezni, hogy a napenergia a világ legtávolabbi pontjait és azokat a helyeket is elérje, ahol a legnagyobb szükség van rá. És elkerülhetetlen kompromisszumok lesznek a napenergia és ugyanazon földterület más felhasználásai között, beleértve a megőrzést és a biológiai sokféleséget, a mezőgazdaságot és az élelmiszer-rendszereket, valamint a közösségi és őshonos felhasználásokat.
Kollégákkal a Nature folyóiratban közzétettük a nagy napenergia-termelő létesítmények első globális jegyzékét. A "nagy" ebben az esetben azokra a létesítményekre vonatkozik, amelyek legalább 10 kilowatttot termelnek, amikor a nap a csúcson van. (Egy tipikus kis lakóépület tetőtéri berendezésének teljesítménye körülbelül 5 kilowatt).
Létrehoztunk egy gépi tanulási rendszert, amely képes észlelni ezeket a létesítményeket a műholdfelvételeken, majd a rendszert több mint 550 terabájtnyi képen telepítettük, több emberi életen át tartó számítástechnika felhasználásával.
Átkutattuk a Föld szárazföldi területének csaknem felét, kiszűrve az emberi populációtól távol eső területeket. Összesen 68 661 napelemes létesítményt észleltünk. Ezeknek a létesítményeknek a területét felhasználva és a gépi tanulási rendszerünk bizonytalanságát ellenőrizve 423 gigawatt beépített termelőkapacitás globális becslését kapjuk 2018 végén. Ez nagyon közel áll a Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség (IRENA) becsléséhez. 420 GW ugyanerre az időszakra.
A napenergia növekedésének nyomon követése
Tanulmányunk azt mutatja, hogy a napelemes PV-termelő kapacitás figyelemreméltóan, 81 százalékkal nőtt 2016 és 2018 között, abban az időszakban, amelyről időbélyegzett képeket készítettünk. A növekedést különösen Indiában (184 százalék), Törökországban (143 százalék), Kínában (120 százalék) és Japánban (119 százalék) mutatták be.
A létesítmények mérete a kiterjedt, gigawatt méretű sivatagi létesítményektől Chilében, Dél-Afrikában, Indiában és Északnyugat-Kínában, a kereskedelmi és ipari tetőtéri létesítményekig Kaliforniában és Németországban, vidéki patchwork berendezéseken át Észak-Karolinában és Angliában, valamint városi patchwork létesítményekig terjedt. Dél-Korea és Japán.
Rizsföldekkel kevert napenergia a visszanyert földeken Dél-Koreában. Készlet az Ön számára / shutterstock
A létesítmény szintű adatok előnyei
Adatkészletünk országszintű aggregátumai nagyon közel állnak az IRENA országszintű statisztikáihoz, amelyeket kérdőívek, országtisztviselők és iparági szövetségek gyűjtenek össze. Más létesítményszintű adatkészletekhez képest néhány kritikus lefedettségi hiányt orvosolunk, különösen a fejlődő országokban, ahol a napelemes napelemek diffúziója kritikus fontosságú az elektromos áramhoz való hozzáférés bővítéséhez, miközben csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását. Adataink a fejlett és a fejlődő országokban egyaránt közös viszonyítási alapként szolgálnak, elfogulatlan a vállalatok vagy kormányok jelentéseitől.
A térinformatikailag lokalizált adatok kritikus fontosságúak az energiaátmenet szempontjából. A hálózatüzemeltetőknek és a villamosenergia-piaci szereplőknek pontosan tudniuk kell, hogy hol vannak a napelemes létesítmények, hogy pontosan tudják, mekkora energiamennyiséget termelnek vagy fognak termelni. A kialakulóban lévő in situ vagy távoli rendszerek képesek a helyadatok felhasználásával megjósolni a megnövekedett vagy csökkent termelést, amelyet például az átvonuló felhők vagy az időjárás változásai okoznak.
Ez a megnövekedett kiszámíthatóság lehetővé teszi, hogy a napenergia nagyobb arányban érje el az energiamixet. Ahogy a napenergia kiszámíthatóbbá válik, a hálózatüzemeltetőknek kevesebb fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművet kell tartalékban tartaniuk, és a túl- vagy alultermelés miatti szankciók csökkentése azt jelenti, hogy több marginális projektet szabadulnak fel.
A műholdképek visszamenőleges katalógusa alapján meg tudtuk becsülni a létesítmények 30 százalékának telepítési dátumát. Az ilyen adatok lehetővé teszik számunkra, hogy tanulmányozzuk azokat a pontos feltételeket, amelyek a napenergia elterjedéséhez vezetnek, és segítenek a kormányoknak a támogatások jobb tervezésében a gyorsabb növekedés ösztönzésére.
A szerzők összehasonlították a napelemes létesítmények elhelyezkedését a földhasználati adatokkal, hogy megtudják, mi volt ott korábban. A termőföld (világosbarna) könnyen a leggyakoribb volt. Kruitwagen és munkatársai, Nature
Egy létesítmény helyének ismerete lehetővé teszi a napenergia-termelés növekedésének nem szándékos következményeinek tanulmányozását is. Tanulmányunkban azt találtuk, hogy a naperőművek leggyakrabban mezőgazdasági területeken találhatók, ezt követik a gyepek és a sivatagok.
Ez rávilágít annak szükségességére, hogy alaposan mérlegelni kell, milyen hatással lesz a napelem-termelő kapacitás tízszeres bővítése az elkövetkező évtizedekben az élelmiszerrendszerekre, a biológiai sokféleségre és a veszélyeztetett lakosság által használt területekre. A döntéshozók ösztönözhetik, hogy ehelyett napenergia-termelést telepítsenek a háztetőkre, ami csökkenti a területhasználati versenyt, vagy más megújuló energiaforrásokat.
