Группа британских ученых провела масштабное исследование глобальной инфраструктуры солнечной энергетики, выявив серьезный фактор, препятствующий максимальной выработке электроэнергии. Оказалось, что атмосферные аэрозоли, в значительной степени образующиеся при сжигании угля, существенно снижают КПД солнечных панелей.
Для проведения анализа специалисты объединили данные из каталогов электростанций с результатами обработки спутниковых снимков и краудсорсинговой информацией о расположении энергетических объектов. Это позволило рассчитать размеры солнечных парков, а сопоставление с метеорологическими данными дало возможность оценить как потенциальную, так и реальную выработку энергии.
Моделирование условий показало, что при отсутствии облачности и аэрозольного рассеивания света показатели генерации были бы значительно выше. В 2023 году мир недополучил более четверти потенциального объема солнечной энергии. Из этой доли около 20% потерь приходится на естественную облачность, а еще 6% — непосредственно на воздействие аэрозолей.
В количественном выражении масштаб проблемы впечатляет: речь идет о более чем 500 ТВт·ч недополученной электроэнергии. Этот показатель эквивалентен годовому объему производства 84 угольных электростанций мощностью 1 ГВт каждая.
Иллюстрация: Nano Banana
Исследователи подчеркивают, что аэрозоли действуют двояко: они не только напрямую рассеивают солнечный свет, препятствуя его попаданию на фотоэлементы, но и способствуют формированию облаков, что провоцирует дополнительное снижение эффективности. Несмотря на сложность количественной оценки вклада облаков, прямое аэрозольное загрязнение поддается точному учету.
Ключевым виновником загрязнения оказались выбросы диоксида серы, образующиеся при сжигании угля — на них приходится почти половина всех проанализированных аэрозолей. Еще 18% составляют углеродсодержащие частицы, также ставшие продуктом использования ископаемого топлива.
Наиболее ярко выражен негативный эффект в Китае. Здесь аэрозоли снижают общую солнечную генерацию примерно на 7,7%, что «съедает» от трети до половины ежегодного прироста мощностей в секторе солнечной энергетики. Карта потерь практически полностью дублирует географию расположения угольных ТЭС, причем около 30% всех аэрозольных потерь в стране напрямую связаны именно с угольной генерацией.
В США влияние фактора загрязнения оказалось менее критичным — порядка 3%. Ученые объясняют это особенностями географического распределения: солнечные электростанции расположены преимущественно в южных и западных штатах, тогда как угольная генерация исторически тяготеет к восточным и северо-восточным регионам страны.
Авторы исследования отмечают позитивную динамику в Китае. Постепенный вывод из эксплуатации устаревших угольных мощностей и внедрение более современных технологий очистки уже показывают результат: по мере снижения уровня загрязнения атмосферы влияние аэрозолей на эффективность солнечных панелей также идет на спад.
