Ответ на наши потребности в энергии кажется таким простым, правда?
Итак, вы хотите быть ответственным человеком и вести жизнь с нейтральным выбросом углерода? У вас есть электромобиль, веганская диета и одежда из переработанных материалов, отлично! Но как насчет электричества, которое питает нашу современную жизнь? Мы могли бы использовать ветер, но он не всегда дует, и то же самое можно сказать о солнечной энергии в пасмурные дни. Но что, если мы накроем пустыню солнечными батареями? Где-то там, где облака редко видны. Будет ли это безупречным источником энергии для человечества?
Как всегда, это зависит от обстоятельств.
Сколько нужно?
Чтобы обеспечить солнечной энергии весь мир, потребуется 51,4 миллиарда солнечных панелей мощностью 350 Вт, которые займут площадь в 300 000 квадратных километров. Это может показаться большим, но это всего лишь 3,27% территории США или чуть меньше, чем Нью-Мексико. По-прежнему обширная территория, но нам нужно разместить всю эту солнечную энергию в каком-нибудь солнечном месте. Сахара кажется лучшим выбором. Это пустыня на экваторе, где так много солнца и редко видны облака! Поскольку площадь Сахары составляет 7.8 миллиона квадратных километров, наша гигантская солнечная ферма будет занимать лишь 3,25% всей территории.
Звучит многообещающе. Если пустыня уменьшится на 3,25% - это по большому счету ничего не изменит. При правильной настройке нескольким животных и людям придется подвинуться, и вам не нужно будет вырубать леса или лишать растения их драгоценного солнечного света. Кроме того, здесь приведены цифры для солнечной фермы в Северной Каролине, где менее солнечно, чем на экваторе, поэтому наши 51,4 миллиарда солнечных панелей будут производить больше энергии в Сахаре. Мы немножко переборщили, но тем не менее, это всё ещё кажется осуществимым!
Под осуществимым я имею в виду возможным. Это масштабный проект, а стоимость астрономическая!
Сколько стоит?
Солнечные панели мощностью 350 Вт стоят от 210 до 450 долларов для установки в вашем доме. Установить их в пустыне обойдется дороже. Вы должны построить подставки для панелей, перевезти их в глушь и создать новую электрическую инфраструктуру над дюнами и каменистым грунтом. Давайте возьмем приблизительную оценку стоимости их размещения в Сахаре и скажем, 450 долларов за панель и доставку, 300 долларов за инфраструктуру и 250 долларов за стенд и установку. Это 1000 долларов за панель по оптовой цене.
Наша солнечная ферма будет стоить 514 триллионов долларов, что примерно в 23 раза больше экономики США. Даже если моя оценка стоимости солнечных панелей неверна, это показывает огромные расходы на такой чудовищный проект и, возможно, поэтому никто еще не сделал этого.
Таким образом, стоимость может быть огромной проблемой, но это не имеет значения. Мы пытаемся спасти мир! Что, если бы у нас было неограниченное количество денег? Сможем ли мы сделать это?
Даже если мы сможем это построить, нам все равно нужно направить эту энергию по всему миру. Кроме того, такие страны, как Австралия, будут нуждаться в энергии, когда в Сахаре будет ночь. Обе эти проблемы относительно легко решить.
Нам нужен массивный аккумулятор, чтобы накапливать энергию, вырабатываемую в течение дня, для питания фермы в ночное время. Мы могли бы построить такую аккумуляторную батарею под солнечными панелями, чтобы не использовать больше места. Каждая солнечная панель имеет свою небольшую батарею, сохраняющую выходную мощность даже в течение дня и ночи. Добавление этих батарей влечет за собой значительное увеличение стоимости, поэтому наш предыдущий бюджет в 514 триллионов долларов был полностью разбит!
Нам нужно будет добавить примерно по 4,2 кВт*ч аккумуляторной батареи к каждой панели (12 часов при выходной мощности 350 Вт). Это увеличит стоимость каждой панели примерно на 900 долларов. Это почти удвоит общую стоимость! Но у нас неограниченный бюджет, так что давайте все равно сделаем это!
Итак, теперь у нас есть 51,4 миллиарда солнечных панелей и батарея на 215,9 миллиарда кВт*ч. Интересно, сколько выбросов углекислого газа пошло на создание этого ... Давайте пока не будем об этом думать; нам нужно сначала получить энергию из Сахары.
Итак, имеет ли смысл прокладывать энергетический кабель из Сахары в такое место, как Сидней? Это около 14500 км.
В настоящее время самая длинная линия электропередачи составляет 2550 км. В нем используется очень высокое напряжение, чтобы ограничить электрическое сопротивление. По сути, большее напряжение означает меньшее сопротивление, что означает меньшие потери мощности на км кабеля. Потери в этой линии электропередачи составляют около 4% и более. Это больше не имеет вообще никакого экономического смысла, поэтому мы можем предположить, что эта длинная линия электропередачи теряет около 4% мощности. Если мы экстраполируем на наши 14500 км, потеря мощности составит 22,8%!
Это слишком много энергии, чтобы ее терять. Нам нужно будет увеличить размер нашей солнечной фермы, чтобы компенсировать эти потери, и при цене 2000 долларов за солнечную панель и батарею это может выйти очень дорого!
Это невероятно грубый способ расчета потерь в такой линии электропередачи, и я приношу свои извинения всем моим читателям-электрикам. В реальности есть лучшее решение. Однако это показывает, что мы не хотим находиться слишком далеко от источника питания. Таким странам, как Австралия, гораздо лучше строить свои собственные мега-солнечные фермы для самообеспечения, чем нести эти потери энергии, тем более что у них есть собственная огромная пустыня.
Но вы поняли? Хранение и транспортировка энергии по всему миру не будут эффективными. Но у нас есть неограниченные деньги! Давайте же их потратим. Это не будет эффективно, но мы спасем планету! Верно?
Мы спасем климат, да?
Да, насчет климата. Придется поудержать своих коней на этом, потому что наш проект мечты имеет довольно большие последствия.
Эти солнечные батареи изменят погодные условия по всей Сахаре, что окажет глобальное влияние. Видите ли, Сахара - идеальный обогреватель атмосферы, т.к. это пустыня. Как только вы начнете собирать солнечный свет и превращать его в электричество, вы будете эффективно охлаждать пустыню. Это означает, что дожди могут вернуться в этот район. А вместе с дождями и растения начнут расти. И постепенно пустыня будет становиться все зеленее и зеленее, поскольку уже сами растения будут охлаждать пустыню, как это делали солнечные батареи, вызывая эффект снежного кома.
Это может звучать здорово, побольше растительности! Но, как ни странно, многие из наших более крупных и сложных экосистем зависят от того, что Сахара является бесплодной пустыней. Амазонка удобряется пылью, переносимой над Атлантикой из Сахары, а жара в Сахаре вызывает постоянные осадки, опосредующие атлантические ветры. Если убрать атмосферную пыль и охладить Сахару, вы можете вызвать коллапс Амазонки!
Атлантический океан также удобряется пылью из Сахары. Его богатый питательными веществами песок способствует цветению водорослей. Это цветение производит много кислорода на Земном шаре, так что, возможно, мы также увидим падение уровня кислорода!
Более того, погодные циклы, известные как явления Ниньо и Эль-Ниньо, станут более частыми и суровыми, что означает больше циклонов и ураганов. Это опустошит человеческие популяции! Представьте себе ураган «Катрина» каждые несколько лет; вот насколько это было бы разрушительно.
Однако самым шокирующим эффектом является повышение температуры поверхности, которое кажется таким нелогичным!
Видите ли, водяной пар (облака) - мощный парниковый газ, намного сильнее, чем CO². Озеленение Сахары приведет к тому, что остальной мир станет более влажным и с большим количеством облаков. Это будет удерживать тепло, согревая земной шар.
Но потепление на Земном шаре приведет к потере ледяного покрова, что нарушит океанические течения, что, в свою очередь, вызовет колоссальный крах биоразнообразия во всем мире. Истощение рыбных запасов вызовет голод во всем мире. Метан и CO², застрявшие в арктических морских льдах, будут выброшены, что приведет к огромному внезапному изменению климата, и начнется массовое вымирание, возможной жертвой которого станут люди.
Итак, если вы хотите бороться с изменением климата, важно понимать, что мы живем на одной Земле. Каждая экосистема связана в глобальную сеть. Если вы начнете возиться с одной из них, это вызовет эффект домино для остальных. Сосредоточить наше глобальное влияние в одном месте - все равно что вытаскивать блок Дженги снизу, то есть плохая идея. Вместо этого нам нужно тактически решить, откуда взять нашу энергию, чтобы минимизировать глобальный эффект. Это как проверка блоков в башне, чтобы увидеть, какие из них уже ослабли, чтобы, когда мы их вытащили, все не упало.
Есть еще одна причина, по которой вы, возможно, не захотите этого делать. Хотя Сахара кажется огромной открытой дикой природой, которая к тому же свободна, это не так. На этой земле живет африканский народ и его правительства владеют её ресурсами. Европейцы, американцы и азиаты в какой-то момент истории грабили Африку ради ее ресурсов, будь то минералы, рабы или земля. Мне не нужно ничего говорить, кроме того, что мы не можем допустить повторения такого варварского поведения. Африканские страны имеют право на эту землю и ее энергию; остальному миру не стоит пытаться отнять это у них без сотрудничества и справедливой оплаты.
Вот тут-то и сложно. В таких странах, как Ливия и Египет, которым принадлежит большая часть земель Сахары, нет достаточно стабильных правительств для таких международных проектов. Вы бы потратили сотни триллионов долларов на проект, который может быть уничтожен из-за провала правительства или изъятия земли из-под ваших ног?
Итак, должны ли мы построить в Сахаре энергетическую солнечную ферму?
Конечно нет! Это ужасная идея!
Но здесь скрыто что-то прекрасное. Мы можем обеспечить весь мир с помощью относительно небольшого количества солнечных панелей. У Земли 148 миллиона квадратных км, нам нужно всего лишь 0,2% ее превратить в солнечную, и мы сможем полностью обеспечить себя. Чтобы дать некоторое понимание, по оценкам, 1% земли застроен и занят людьми (города и поселки, а не сельхозугодья). Другими словами, если мы сможем переоборудовать 20% городских территорий по всему миру, чтобы на них была солнечная энергия, то мы сможем полностью обеспечить себя!
Сахара - это не выход. А вот наши города, поселки и дороги вполне. У нас есть технологии, позволяющие превратить нашу цивилизацию в углеродно-нейтральную электростанцию, что довольно круто! Но это также показывает, что даже с возобновляемыми источниками энергии нам нужно быть осторожными при их использовании. Неправильно управляемая углеродно-нейтральная энергия может быть почти такой же разрушительной, как и ископаемое топливо.
Читайте также:
Новая эпоха для человечества. Как "графен" и его производство изменит мир?
Почему 4-дневная рабочая неделя - это будущее, к которому мы должны стремиться?
