facebook
Солнце

Сколько земли требуется для развития солнечной энергетики?

солнечная электростанция в Узбекистане

Международное общество солнечной энергии (ISES) опубликовало статью по вопросу оценки потребностей солнечной энергетики в земельных ресурсах.

Некоторые люди ошибочно считают, что фотоэлектрическая солнечная энергетика является технологией генерации, требующей намного больших площадей, чем обычные электростанции. Авторы работы показывают, что это не так.

Площадь солнечных панелей на душу населения, необходимая для покрытия всего глобального потребления электроэнергии, оценивается просто. В таких развитых странах как США, Австралия и Сингапур, годовое потребление электроэнергии на душу населения составляет примерно 10 МВт*ч. Эту цифру необходимо будет удвоить, чтобы обеспечить электрификацию транспорта, теплоснабжения и промышленности [в соответствии с тенденцией декарбонизации экономики]. Предполагая, что панели обладают эффективностью преобразования (КПД) 22%, а коэффициент использования мощности (КИУМ) равен в среднем 17% (соответствует данным IRENA), мы получаем цифру 13 кВт на человека, что соответствует 60 м2. Повышение эффективности солнечных панелей снижает требуемую площадь.

Население Земли составляет 8 миллиардов человек, и, таким образом, по самой верхней планке (если мы отталкиваемся от потребления в богатых странах, и рассматриваем полностью декарбонизированный и только с использованием фотоэлектрической солнечной энергетики мир), требуется 0,5 миллиона квадратных километров солнечных панелей. Много это или мало? Это соответствует площади Испании или, другое сравнение, это 1% площади, отведенной в мире под сельское хозяйство (50 млн км2). Ну и конечно следует учитывать, что регионам с более низким потреблением энергии на душу населения, а также регионам со значительными ветровыми или гидроресурсами потребуется гораздо меньшая площадь солнечных панелей на человека (например, в Боливии, Бразилии и Чили потребление электроэнергии составляет 1,6, 2,5 и 4,1 МВт*ч на душу населения в год соответственно).

Солнечные панели можно устанавливать на крышах, на солнечных фермах в сочетании с сельским хозяйством (агровольтаика), на внутренних водоемах (плавучие фотоэлектрические системы) и даже в море.

С учётом этого потребность в собственно земельных ресурсах для размещения солнечных электростанций будет намного меньше.

Безусловно, наибольшим (и самым легкодоступным) потенциалом обладают кровельные или интегрированные в здания электростанции. Если мы посмотрим на европейские страны или на Австралию, во многих случаях суммарная мощность кровельных электростанций превосходит мощность наземных.

Совмещение солнечной энергетики и сельского хозяйства (агровольтаика) – очень интересная тема, которая будет быстро развиваться, особенно в странах с высокой плотностью населения и высокотехнологичным сельским хозяйством. Самый простой и экономически эффективный вариант в данном сегменте – это выпас скота на территории солнечной электростанции. Совмещение с растениеводством и использование сельхозтехники – это более сложный проект, увеличивающий стоимость, но он также может быть экономически жизнеспособным с учётом получения двойной выручки (от двух разных видов деятельности) с одного участка земли.

Потенциал морских плавучих фотоэлектрических систем огромен. Как на море, так и на внутренних водоёмах. Практика показывает, что уже сегодня экономика плавучих СЭС может быть вполне приемлемой.

Спокойные тропические внутренние моря Индонезии — это 0,7 млн км2 морской поверхности, где никогда не бывает ветра скоростью более 15 м/с и волн выше 4 метров. То есть это подходящие для размещения плавучих солнечных электростанций пространства, которые обладают техническим потенциалом, позволяющим удовлетворить все потребности человечества в электроэнергии.

В мире действуют гидроэлектростанции общей мощностью 1,3 ТВт. Покрытие 100% площади крупного водохранилища гидроэлектростанции солнечными панелями во многих случаях дает гораздо большую мощность и выработку электроэнергии, чем у ГЭС.

Одной из крупнейших гидроэлектростанций в мире является Итайпу в Бразилии. Её установленная мощность составляет 14 ГВт, а площадь водохранилища 1350 км2. Электростанцию начали строить в 1978 году. В ходе строительства был полностью уничтожен национальный парк Гуайра.

Из-за нехватки воды и эвтрофикации в 2021 году было выработано всего 66 ТВт-ч электроэнергии (по сравнению с рекордными 103 ТВт-ч в 2016 году). Если бы водохранилище Итайпу было полностью покрыто фотоэлектрическими модулями, установленная мощность этой гигантской солнечной электростанции составила бы 270 ГВт (почти в 20 раз больше установленной мощности ГЭС), и она могла бы производить около 350 ТВт-ч электроэнергии в год (более чем в три-пять раз больше, чем у Итайпу), что соответствует примерно 70% годового потребления электроэнергии в Бразилии.

Подводя итоги, отметим, что проблема «территориальных ограничений» в связи с развитием ветровой и солнечной энергетики часто преувеличивается. ВИЭ требуют не больше места, чем существующая энергетическая инфраструктура. Только на суше более чем достаточно площадей, чтобы разместить ВИЭ электростанции, которые могли бы обеспечить все энергетические потребности человечества, и эти объекты займут лишь крохотную долю земной поверхности.

По теме опубликовано множество работ.

По расчётам Carbon Tracker, установка достаточного количества солнечных панелей для удовлетворения мирового спроса на энергию займет всего 0,3% поверхности земли, что меньше площади, занимаемой инфраструктурой нынешней энергетики, работающей на ископаемом топливе.

Исследование немецкого института солнечных энергетических систем (Fraunhofer ISE) показало, что на территории ФРГ может быть размещено более 3000 ГВт солнечных электростанций. Это в разы больше, чем требуется для достижения климатической нейтральности.

Уважаемые читатели !!

Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.

Яндекс Кошелёк (ЮMoney)

Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241

Предыдущая статьяСледующая статья

Добавить комментарий