Екатерина Авдеева

Ветряные и солнечные фермы могут влиять на климат

Работник солнечной электростанции на юге Марокко, на границе с Сахарой. Исследователи говорят, что широкое распространение солнечных и ветровых ферм в африканской пустыне может привести к увеличение осадков © Fadel Senna/AFP/Getty Images
Работник солнечной электростанции на юге Марокко, на границе с Сахарой. Исследователи говорят, что широкое распространение солнечных и ветровых ферм в африканской пустыне может привести к увеличение осадков © Fadel Senna/AFP/Getty Images

Уже известно что использование солнечной энергии и энергии ветра может влиять на климат, уменьшая нашу зависимость от ископаемых видов топлива, выделяющих парниковые газы. Теперь ученые говорят, что эти возобновляемые формы энергии могут изменять климат более непосредственно.

Согласно исследованиям, опубликованным в журнале Science, если бы ветровые турбины и солнечные батареи были развернуты по всей Сахаре, то в массивной африканской пустыне было бы больше осадков и увеличилось количество растений.

Возобновляемая энергия может иметь много преимуществ для климата и устойчивого развития, — написала команда, возглавляемая исследователями Отделения атмосферных и океанических наук из Университета штата Мэриленд.

Чтобы разобраться в этом, исследователи представили три сценария для пустыни Сахары и граничащего с ней полузасушливого региона Сахель.

В одном область покрыта ветровыми турбинами высотой более 300 футов (91,4 м). В другом случае 20% земли покрывают солнечные панели. При третьем сценарии ветровые и солнечные фермы объединены в установку, которая будет производить около 82 тераватт электроэнергии.

Это гораздо большая мощность, чем необходимо всему миру в настоящее время, — говорит один из руководителей исследования Ян Ли.

Как только их гипотетические энергетические фермы были "построены", исследователи передавали показания в сложную компьютерную программу, которая имитирует динамический климат Земли. Затем программа сделала прогнозы о том, как фермы будут изменять среду.

Вид с воздуха на солнечные панели на ферме в Марокко © Fadel Senna/AFP/Getty Images
Вид с воздуха на солнечные панели на ферме в Марокко © Fadel Senna/AFP/Getty Images

В случае с ветропарками гигантские турбины приведут к тому, что более теплый воздух сверху будет смешиваться с более прохладным воздухом ниже, принося больше тепла к поверхности. Температура воздуха вблизи земли увеличилась бы почти на 4 градуса по Фаренгейту (2,2 °С).

Кроме того, турбины нарушили бы гладкость поверхности пустыни. Ветры, дующие в области, двигались медленнее. Это, в сочетании с добавленным теплом, изменило бы атмосферные условия над Сахарой и принесло больше влаги в этот район. Согласно данным исследования, среднее количество осадков увеличилось бы до 0,25 миллиметра в день — примерно вдвое больше, чем сейчас.

Дополнительная вода будет поддерживать рост растений, а эти дополнительные растения уменьшат количество солнечного света, отраженного от поверхности пустыни.

Отсюда идет положительный цикл обратной связи: уменьшенная отражательная способность (или альбедо поверхности) увеличивает осадки, которое питают растения, которые уменьшают альбедо и так далее.

С солнечными фермами история немного отличается.

Вместо замедления ветра или смешения горячего и холодного воздуха основным эффектом солнечных панелей является уменьшение альбедо. Это увеличило бы среднесуточные осадки примерно на 0,13 миллиметра в Сахаре и 0,59 миллиметра в Сахеле. Дополнительная вода будет стимулировать рост растений, уменьшая альбедо и позволяя продолжить цикл.

Эти изменения увеличили бы максимальную температуру более чем на 2 градуса по Фаренгейту (1,1 °С).

Предполагается, что реализация крупномасштабных ветровых и солнечных ферм в Сахаре приведет к увеличению среднего количества осадков до 0,59 миллиметра в день © Yan Li and Eviatar Bach
Предполагается, что реализация крупномасштабных ветровых и солнечных ферм в Сахаре приведет к увеличению среднего количества осадков до 0,59 миллиметра в день © Yan Li and Eviatar Bach

Если ветровые и солнечные фермы объединить, эти эффекты были бы «усилены». Среднее суточное количество осадков увеличилось бы до 0,59 миллиметра.

Компьютерное моделирование показало, что отдельные участки Сахеля могут получать до 500 мм дополнительных осадков в год. Ли и его коллеги говорят, что вся эта вода может иметь «большие экологические, экзогенные и социальные последствия». Средняя температура также повысится почти на 5 градусов по Фаренгейту (12,7 °С).

Подобные изменения не обязательно будут происходить везде, где строятся солнечные фермы, предупреждают исследователи. В Сахаре ключевым моментом является то, что сегодняшние типичные солнечные панели увеличивают альбедо поверхности. Но если бы ландшафтный пейзаж был другим, это бы не сработало.

То же самое, если солнечные панели были более эффективными — это могло бы привести к падению температуры вместо ее роста. Без добавления тепла количество осадков не увеличилось бы. Исследователи отметили, что оно даже могло бы уменьшиться.

Все эти факторы следует учитывать при строительстве ветровой или солнечной фермы. Если разместить их именно так, электростанции могут генерировать больше осадков и способствовать росту растений в дополнение к чистой возобновляемой энергии.

По материалам Los Angeles Times