Застройка 1,2% Сахары солнечными батареями обеспечит энергией всю планету. Почему так не делают
Необходимость перехода на возобновляемые источники энергии беспокоит учёных по всему миру уже годы, если не десятилетия. Одним из самых перспективных источников называют именно солнечную энергию, поскольку она одна из наиболее доступных среди всех природных вариантов, а её получение бесшумно. По сути, единственным существенным недостатком является необходимость задействования большой площади для размещения солнечных батарей — это сильно сужает область добычи энергии от солнечного света.
Тем не менее на Земле есть не заселённые людьми места, которые отлично подходили бы для размещения солнечных панелей — к примеру, пустыни. Об этом человечество задумалось уже давно, а специалисты из разных стран даже предлагали определённые проекты, направленные на застройку пустынь солнечными панелями. Одной из самых известных инициатив такого рода была Desertec с немецкими корнями, которая хотела частично застроить пустыню Сахару как одно из самых солнечных мест на Земле. Предварительные подсчёты показывали невероятные цифры — если разместить солнечные панели на 1,2% площади этой пустыни, производимой ими энергии хватило бы для обеспечения потребностей всей планеты.
В 2009 году в рамках Desertec был создан консорциум, занявшийся сбором средств на реализацию проекта — тогда идею поддержали около 20 немецких компаний, а затем к ним подключились энергетические корпорации из других стран, в том числе из Швейцарии, США, Китая, Франции, Италии и Испании. В рамках инициативы хотели построить достаточное количество батарей для полного покрытия потребностей Ближнего Востока и Северной Африки, а также 15% потребностей Европы.
Тем не менее к концу 2012-го из проекта вышли крупнейшие компании, а к середине 2013 года его начали открыто считать близким к провалу. Основная причина, которую не предвидели специалисты, — политические разногласия стран вокруг Сахары и их социальная нестабильность. Однако даже не учитывая эти моменты (не особо интересные в рамках нашего технологического сайта), идея застройки пустыни солнечными батареями перестанет быть такой уж гениальной, если разобраться в нюансах.
При постройке и эксплуатации солнечных панелей в пустыни неизбежно возникнут трудности
Если отбросить все политические моменты и побочные сложности, которые могут появиться уже после добычи энергии (о них позже), сложностей при эксплуатации всё равно будет довольно много — ниже упомянуты лишь основные.
- Суровые условия влияют на эффективность солнечных панелей
Песок и пыль, которые при песчаных бурях и под порывами обычного ветра оседают на поверхности солнечных панелей, существенно уменьшают их производительность.
- Колебания температуры могут повредить панели
В пустынях температура днём и ночью сильно меняется — такое резкое колебание может повредить элементы солнечных батарей.
- Нужны упрочнённые версии солнечных батарей
Песок является абразивным материалом, способным с лёгкостью повреждать целостность покрытия техники. К тому же песчаные дюны считаются неустойчивыми, поскольку под воздействием ветра или «осыпания» меняют рельеф.
С учётом всего этого, солнечные панели и их крепления должны быть существенно прочнее типичных, используемых в «стандартных» условиях.
- Солнечные панели придётся обслуживать, а в пустыне это проблематично
Без людей на солнечных фермах не обойтись — там необходимы квалифицированные специалисты, способные обеспечивать работу станции в режиме 24/7. Их транспортировка и/или проживание будет проблематичным.
- Понадобится огромное количество воды
Для очистки солнечных панелей, а также охлаждения турбин понадобится использовать воду в огромных объёмах. Брать её придётся из источников поблизости, а это нанесёт ущерб местному населению (его водоснабжение пошатнётся).
Сложности появятся и после добычи солнечной энергии
Даже если решить все вышеописанные проблемы и наладить производство солнечной энергии, трудности на этом не закончатся. Появятся новые, и две из них довольно критичны: транспортировка и накапливание энергии.
Для транспортировки электроэнергии нужны линии электропередач по всему маршруту, которые предстоит построить. Тем не менее ещё предстоит выбрать, какой способ передачи электричества использовать. Например, в высоковольтных линиях электропередачи постоянного тока теряется около 3% энергии каждые 1 000 км. Другой способ, с задействованием переменного того, немного дешевле, но потери энергии возрастают втрое. Стоит напомнить, что тот же проект Desertec предполагал транспортировку энергии из Сахары вплоть до Европы.
Другая проблема — отсутствие постоянства солнечной энергии, как и в случае с большинством других источников возобновляемой энергии. Хоть пустыни обычно жаркие и солнечные, климат имеет свойство меняться, из-за чего всегда существует вероятность перебоев, с которыми не могут смериться зависящие от солнечной энергии целые страны. Для обеспечения стабильности нужно накапливать энергию в аккумуляторах, но они недолговечны и дорогие (как сами по себе, так и при учёте срока службы), а их производство уж точно не экологично.
Есть и третья проблема категории «постфактум», которая считается не слишком критичной, но только потому, что её последствия не до конца понятны. Суть в том, что застройка пустыни солнечными батареями непременно изменит местный климат (а впоследствии и флору с фауной), что, в свою очередь, отразится на глобальном климате. Постройка солнечной фабрики будет практически равносильна укладке бетона или асфальта — процент солнечного света, отражающегося от земли, изменится, что приведёт к повышению местной температуры.
Вывод: очень дорого и долго, а без стабильности не обойтись
Гипотетически все вышеописанные проблемы можно преодолеть. Например, в рамках всё той же инициативы Desertec был представлен инновационный проект по разработке плёнки из силикона с нанодентритной структурой, которой предполагалось покрывать поверхность солнечных панелей, чтобы песок, вода, соли, бактерии, плесень и прочее не прилипало к фотоэлектрическим поверхностям. В дополнение к этому предлагалось использовать сухую чистку и сухое охлаждение, то есть потребность в воде (одну из проблем при эксплуатации электростанций) удалось бы существенно снизить.
Тем не менее всё упирается в стоимость — на саму постройку большой солнечной фермы нужны колоссальные затраты, для решения сопутствующих проблем (путём разработки и использования инновационных методов) тоже требуются огромные финансовые вложения. Даже консорциум из энергетических компаний не справится с таким проектом без поддержки со стороны правительств.
И здесь возникает третья проблема — стабильность решений каждого из государств, участвующих в таком проекте. На реализацию инициативы, подобной Desertec, уйдёт много времени (не говоря уже о застройке 1,2% пустыни Сахары для покрытия энергией всей планеты), и в течение реализации такого проекта у стран могут поменяться приоритеты: сменятся власти, обострится геополитическая обстановка, возникнет непредвиденная эпидемия или стихийное бедствие (решение которых будет более приоритетным) — любое такое происшествие поставит под угрозу успех всего проекта.
Возможно, в будущем появятся новые технологии или идеи, которые нивелируют основные проблемы и помогут существенно снизить стоимость подобных проектов. Но пока ничего подобного нет, такие инициативы останутся лишь в умах мечтателей.
Эта статья написана на основе материала Regen Power.