Мы отчаянно пытаемся изменить наши привычки и спасти эту прекрасную планету от созданного нами же апокалипсиса. Проблема в том, что нет единого решения, которое могло бы справиться с изменением климата. Возьмем, к примеру, солнечную энергию. Это один из самых дешевых и низкоуглеродных видов энергии, но он также приводит к потере местообитаний из-за использования важных земельных участков. В своем нынешнем виде мы не можем полностью обеспечить себя этой революционной энергией, так как это могло бы вызвать другую экологическую проблему. Но что если я скажу вам, что небольшое изменение может сделать солнечную энергию более эффективной, уменьшить ее углеродный след, минимально воздействовать на экосистемы и даже непосредственно снизить глобальное потепление? Кажется слишком хорошим, чтобы быть правдой? Добро пожаловать в удивительный мир плавучей солнечной энергии.
Прежде чем углубиться в тему плавучей солнечной энергии, давайте сначала объясним недостатки текущих солнечных систем.
Когда я говорю, что солнечная энергия приводит к потере местообитаний, я не всегда имею в виду прямое воздействие. Конечно, можно вырубить немного леса для строительства солнечной фермы, что приведет к потере местообитаний, но чаще всего солнечные фермы строятся на сельскохозяйственных землях, что сокращает площадь сельскохозяйственных угодий страны. Это означает, что либо площадь сельскохозяйственных земель должна быть увеличена, либо увеличатся импортные поставки продуктов питания. В любом случае, солнечная ферма заставляет людей использовать гораздо больше земель, что негативно сказывается на дикой природе и окружающей среде в целом.
Кроме того, у солнечных панелей низкий альбедо. Альбедо — это мера того, сколько света отражает поверхность, и поскольку эффективность солнечных панелей составляет всего около 20%, они сильно нагреваются на солнце. Это, в свою очередь, означает, что они излучают много инфракрасного излучения, которое нагревает углекислый газ в атмосфере, задерживая тепло и вызывая глобальное потепление.
В отличие от этого, леса, луга и сельскохозяйственные угодья имеют более высокое альбедо, что означает, что они не нагреваются и вместо этого отражают большую часть света в видимом спектре, а не в инфракрасном. Углекислый газ прозрачен для видимого спектра, поэтому отраженный свет не нагревает его. Иными словами, замена больших площадей растительной земли на солнечные панели может незначительно увеличить глобальное потепление.
Мы можем решить эту проблему, используя солнечные панели на крышах. Поскольку крыши имеют схожее альбедо с солнечными панелями, это сохраняет среднее альбедо Земли на том же уровне и не приводит к потере местообитаний. Но из-за сложной энергетической инфраструктуры и труднодоступности солнечная энергия на крышах стоит до 44% дороже, чем обычная солнечная ферма.
К счастью, использование платформ для плавучих солнечных панелей на пресноводных водоемах позволяет решить все эти проблемы, сохраняя низкую стоимость, повышая эффективность и снижая углеродный след. Позвольте мне объяснить.
Во-первых, этот метод предотвращает потерю местообитаний благодаря меньшему воздействию на сельскохозяйственные и дикие земли. Если панели не покрывают всю поверхность озера, водохранилища, канала или реки, морская экосистема также останется практически нетронутой. Это потому, что пресноводные экосистемы, особенно в глубоких озерах, имеют водоросли в основе своей пищевой цепи. В отличие от растений, водоросли могут перемещаться, что означает, что полное затенение не является смертельным приговором, пока они могут переместиться в освещенные участки. Более того, уменьшение количества водорослей в пресной воде может быть очень полезным для водной экосистемы, так как это предотвращает вредоносные цветения водорослей, которые убивают все в воде каждые несколько лет.
Вода также охлаждает солнечные панели гораздо лучше, чем на суше, что увеличивает их эффективность до 15%. Это значительный скачок! К тому же более прохладные панели служат дольше, так как они меньше подвержены термическому повреждению, поэтому плавучие солнечные панели имеют более долгий срок службы. Это означает, что плавучая солнечная ферма может быть гораздо более компактной, чем ее наземный аналог, и иметь меньший углеродный след.
Видите ли, основная часть углеродного следа солнечной энергии приходится на производство солнечных панелей. Требуется огромное количество энергии для переработки сырья и сборки каждой панели, а затем выбросы практически нулевые. Таким образом, повышая эффективность и увеличивая срок службы солнечной панели, плавучие солнечные панели могут еще больше снизить и без того небольшой углеродный след солнечной энергии.
Вода также имеет более низкое альбедо, чем солнечные панели, поэтому плавучая солнечная энергия не способствует глобальному потеплению, как наземные солнечные фермы — на самом деле, она даже снижает его. Кроме того, стоячие водоемы действуют как тепловые батареи, накапливая тепло в глубине летом и согревая окружающую среду зимой. Этот эффект значительно снижается благодаря плавучим солнечным панелям, так как они предотвращают нагревание воды в теплые месяцы, что помогает немного охладить планету.
Также плавучая солнечная энергия может предотвратить высыхание важных питьевых водоемов, обеспечивая тень и снижая скорость ветра на поверхности, что предотвращает избыточное испарение. Это то же самое, что и "теневые шары", ставшие известными благодаря Veritasium.
Мы можем сделать плавучую солнечную энергию еще лучше, комбинируя ее с гидроэлектрическими водохранилищами (водоемами, созданными гидроэлектростанциями). Эти места уже имеют инфраструктуру для передачи энергии в районы с высоким спросом, что делает передачу энергии очень эффективной, а водохранилища огромными.
Недавнее исследование показало, что покрытие 10% мировых гидроэлектрических водохранилищ плавучими солнечными панелями могло бы производить до 10 616 ТВтч энергии в год, что является огромным количеством энергии. Для сравнения, мир потребляет 23 900 ТВтч энергии в год. Это означает, что покрытие 22,5% мировых гидроэлектростанций плавучими солнечными панелями могло бы обеспечить энергией весь мир!
Благодаря недавним инновациям в области сверхэффективной передачи энергии на большие расстояния (например, XLink), это действительно возможно обеспечить мир таким образом.
Итак, просто изменив расположение солнечных панелей, мы можем сделать их менее экологически вредными, более эффективными, долговечными, менее загрязняющими и дать нам пространство для строительства гигантских солнечных ферм для обеспечения нашей цивилизации энергией. Фантастика! Но в чем подвох?
Плавучие солнечные панели стоят до 15% дороже, чем наземные солнечные фермы. Но это не такая большая проблема.
Во-первых, в правильной ситуации повышенная эффективность плавучих солнечных панелей может компенсировать эти расходы и сделать стоимость за кВтч такой же, как у наземных солнечных ферм. К тому же, солнечные фермы — это самый дешевый вид энергии, с ценой до $30 за кВтч! Для сравнения, ядерная энергия стоит минимум $131 за кВтч, а солнечная энергия на крышах — чуть более $44 за кВтч. Так что увеличение на 15% (около $34,50 за кВтч) все еще является отличной сделкой! Особенно если учесть, что плавучая солнечная энергия является одним из самых экологически чистых источников энергии.
Итак, да, мы ошибались с солнечной энергией. Мы не должны устанавливать ее на крышах или занимать ценную сельскохозяйственную землю панелями. Вместо этого мы должны использовать платформы для размещения их на озерах, водохранилищах, каналах и реках. Конечно, эта технология не сможет в одиночку спасти мир от разрушений, вызванных изменением климата. Но она может помочь человечеству сделать значительный шаг вперед к более гармоничному сосуществованию с природой. Единственный вопрос заключается в том, будем ли мы действительно использовать эту невероятную технологию?