Иногда самые грандиозные идеи рождаются из простого вопроса. Например: если человечеству постоянно не хватает чистой энергии, почему бы не использовать самое солнечное место на планете?
На карте мира есть территория, которая словно создана для таких размышлений. Огромная, малонаселённая, залитая солнцем почти круглый год. Речь, конечно, о Сахаре. На первый взгляд всё выглядит идеально. Покрываем часть пустыни солнечными панелями и забываем об энергетических проблемах на многие десятилетия вперёд.
Но когда учёные начали просчитывать последствия подобного проекта, выяснилось, что речь идёт не просто об электростанции невероятного масштаба. Фактически это попытка изменить работу климатической системы всей Земли.
Одна пустыня против энергетического голода планеты.
Сахара занимает около 9,2 миллиона квадратных километров. Это крупнейшая жаркая пустыня на Земле, раскинувшаяся сразу на территории десяти государств.
Её главное богатство - не нефть и не полезные ископаемые. Главное сокровище находится буквально над головой. Солнце.
Средняя солнечная энергия, поступающая на каждый квадратный метр поверхности, оценивается примерно в 2300 киловатт-часов в год. Для сравнения, многие регионы Европы могут только мечтать о подобных показателях.
Расчёты показывают удивительную вещь. Чтобы обеспечить нынешние потребности всего человечества в энергии, не нужно застраивать панелями всю пустыню. Достаточно примерно 500 тысяч квадратных километров.
Звучит много, пока не появляется сравнение. Такая площадь сопоставима с территорией Испании и составляет лишь около 5,5% Сахары.
Получается парадоксальная картина: сравнительно небольшой участок одной пустыни способен обеспечить энергией весь современный мир.
А если представить покрытие всей Сахары панелями, выработка энергии превысила бы нынешнее мировое потребление примерно в восемнадцать раз.
Где начинается проблема?
Казалось бы, решение найдено. Однако солнечные панели не просто производят электричество. Они меняют свойства поверхности Земли.
Светлый песок отражает значительную часть солнечного излучения обратно в космос. Именно поэтому многие пустыни выглядят такими яркими даже на спутниковых снимках.
Тёмные панели ведут себя иначе. Они поглощают гораздо больше энергии. Чем больше площадь покрытия, тем сильнее нагревается поверхность. Для климата это далеко не мелочь.
Если представить, что панелями будет занято около 20% территории Сахары, местная температура способна увеличиться примерно на 1,5 градуса. При покрытии половины пустыни потепление может достичь уже 2,5 градуса.
И это касается не только Африки. Глобальная температура также начинает расти. В наиболее масштабных сценариях речь идёт примерно о 0,4 градуса дополнительного потепления.
На фоне сегодняшних климатических дискуссий такая цифра выглядит весьма серьёзной.
Пустыня, которая снова станет зелёной.
Но дальше начинается самое неожиданное.
Нагретая поверхность сильнее прогревает воздух. Воздушные массы начинают подниматься вверх, меняется циркуляция атмосферы, появляются условия для формирования осадков.
Для Сахары дождь редкость. Но если осадки становятся регулярными, запускается цепочка событий. Появляется растительность. Растения удерживают влагу. Испарение усиливается. Воздух становится более влажным. А повышенная влажность способствует новым дождям.
Получается своеобразный механизм самоподдержки. Чем больше зелени возникает, тем легче ей распространяться дальше.
Любопытно, что подобный сценарий вовсе не противоречит истории региона. Около пяти тысяч лет назад завершился так называемый Африканский влажный период. Тогда значительная часть нынешней пустыни выглядела совсем иначе. Здесь существовали озёра, реки и богатая растительность.
Выходит, идея озеленения Сахары не является чем-то фантастическим. Планета уже демонстрировала подобное состояние в прошлом.
Побочные эффекты, которые никто не заказывал.
На этом месте возникает соблазн объявить проект безусловным успехом.
Чистая энергия есть. Пустыня зеленеет. Климат становится мягче. Но климатическая система Земли не любит простых решений.
Сахара влияет на гораздо большее количество процессов, чем кажется при взгляде на карту.
Каждый год ветры поднимают огромное количество мельчайшей пыли и разносят её на тысячи километров. Эта пыль оседает в Атлантическом океане и даже достигает Южной Америки.
Особенно интересна её роль для Амазонии. Леса крупнейшего тропического региона мира регулярно получают вместе с сахарской пылью важные питательные вещества.
Если пустыня начнёт покрываться растительностью, объём переносимой пыли сократится. Последствия такого изменения до конца никто предсказать не может. Но влияние на океанические экосистемы и амазонские леса вполне вероятно.
Когда меняются дожди по всей планете.
Есть и другая сторона вопроса. Тропическая зона интенсивных дождей обеспечивает примерно треть всех осадков на Земле. Её положение зависит от температуры океанов и атмосферы.
Если огромная территория начинает сильнее нагреваться, привычная картина циркуляции воздуха может сместиться.
Для одних регионов это означает больше осадков. Для других - наоборот, длительные засухи.
Сложность заключается в том, что климат напоминает гигантскую систему шестерёнок. Повернув одну из них, невозможно заранее гарантировать, как поведут себя остальные.
Даже Арктика может почувствовать последствия. Дополнительное потепление ускоряет таяние льдов, а открывающаяся тёмная поверхность океана поглощает больше солнечной энергии. Возникает ещё одна положительная обратная связь, усиливающая общий нагрев планеты.
Энергетическая мечта с ценой планетарного масштаба.
С технической точки зрения Сахара действительно выглядит почти идеальным местом для сверхкрупной солнечной энергетики. Площади, необходимой для обеспечения человечества энергией, требуется удивительно мало по сравнению с размерами самой пустыни.
Но в этом случае электростанция становится климатическим фактором, способным влиять на облака, океаны, леса, ледники и режим осадков на других континентах.
Именно поэтому идея покрыть часть Сахары солнечными панелями одновременно выглядит и блестящим решением энергетической проблемы, и одним из самых рискованных экспериментов, которые человечество когда-либо могло бы провести над собственной планетой.