Исследователи из Оксфордского университета, Университетского колледжа Лондона, Лестерского и Батского университетов выяснили, что угольные электростанции не только являются одним из крупнейших источников парниковых газов, но и снижают эффективность работы солнечных панелей.
Согласно опубликованному исследованию, атмосферное загрязнение аэрозолями, образующимися при работе угольных электростанций, сокращает глобальную выработку солнечной энергии примерно на 5,8%. В 2023 году потери составили около 111 ТВт·ч электроэнергии – это примерно равно годовому потреблению Нидерландов.
Парадокс энергоперехода
Долгое время логика энергетического перехода казалась прямолинейной: чем больше в мире появляется солнечных электростанций, тем быстрее снижается зависимость от ископаемого топлива. Однако практика показала, что часть эффекта от новых солнечных мощностей буквально растворяется в загрязнённом воздухе.
По расчётам британских учёных, в среднем за 2017–2023 годы потери генерации из-за аэрозолей сопоставимы почти с третью ежегодного прироста энергии от новых солнечных электростанций по всему миру.
Как считали потери
Для получения этих выводов исследователи разработали трёхэтапный алгоритм, объединивший спутниковые снимки Sentinel-2 и PlanetScope, данные краудсорсинговой карты OpenStreetMap и собственные алгоритмы машинного обучения.
На первом этапе учёные выявили все потенциальные солнечные электростанции в мире — почти 141 тысячу объектов. Затем с помощью нейросети Segment Anything уточнили реальные границы солнечных панелей, отделив их от пустующих земель и окружающей инфраструктуры. После этого полученную карту сопоставили с атмосферными данными NASA MERRA-2, что позволило индивидуально оценить потери генерации из-за облачности и загрязнения воздуха для каждой станции.
Китай: главный пример и исключение
Ожидаемо наиболее показательным примером стал Китай – крупнейший в мире рынок солнечной энергетики и одновременно один из крупнейших потребителей угля. Почти половина всех потерь солнечной генерации в стране приходится на сульфатные аэрозоли, образующиеся из выбросов диоксида серы угольными электростанциями. Углеродные аэрозоли также вносят свой вклад в снижение эффективности солнечных панелей.
Новая методология позволила скорректировать предыдущие оценки ущерба, которые зачастую не учитывали точное расположение солнечных электростанций. Согласно более точным расчётам, фактические потери солнечной генерации в Китае составляют около 7,7%.
Исследователи выявили и ключевую закономерность: множество солнечных электростанций в стране расположены относительно близко к угольным электростанциям, что в отдельные годы приводило к потерям, эквивалентным более 60% дополнительной энергии, обеспеченной новыми солнечными мощностями.
При этом Китай оказался единственной крупной страной, где потери солнечной генерации от аэрозолей устойчиво снижаются – примерно на 1,4% в год – несмотря на продолжающийся рост угольной генерации. Как отмечают авторы, это связано не столько с закрытием угольных электростанций, сколько с масштабной модернизацией ТЭС и внедрением стандартов сверхнизких выбросов, что позволило значительно сократить объёмы загрязняющих веществ. Для сравнения: в США, где солнечные и угольные электростанции географически удалены друг от друга, потери солнечной генерации составляют около 3,1%.
Рекомендации учёных
Исследователи подчеркнули, что в ближайшие годы угольные электростанции, вероятно, сохранят свою важную роль в поддержании стабильности энергосетей. Однако, по их мнению, необходимо изменить подход к географическому размещению объектов солнечной энергетики, чтобы избежать чрезмерной концентрации солнечных электростанций вблизи крупных угольных ТЭС.
Кроме того, учёные считают важным скорректировать сами принципы оценки энергетического перехода: без учёта потерь генерации, вызванных загрязнением воздуха, вклад солнечной энергетики в сокращение выбросов и улучшение качества воздуха может систематически завышаться.
Источник: Ассоциация «Глобальная энергия»