Co by provedly větrné a solární farmy se Saharou?

[karelkilian]

Dobrý den všem!

Protože je pátek, připravili jsme pro Vás další článek k zamyšlení a případné diskuzi.

Pěkný pátek přeji!
Karel Kilián

Co by provedly větrné a solární farmy se Saharou?

Pokud jste někdy přemýšleli nad otázkou, jak řešit problém znečišťování ovzduší kvůli výrobě elektřiny, pravděpodobně jste narazili na nejednu otázku „Co kdyby?“ Podobně se ptali i vědkyně a vědci z University of Maryland - Yan Li, Eugenia Kalnay a Safa Motesharrei.

Otázka konkrétně zněla: co by se stalo se Saharou, kdybychom na ní nainstalovali tolik slunečních a větrných elektráren, aby dokázaly pokrýt energetické potřeby celého světa? Ptáte se, proč právě na Saharu? Především proto, že jsou zde obrovské a de facto nevyužívané plochy a dostatek slunečního záření i větru.

Jenže jak se ukázalo, klima v této oblasti je velice citlivé na jakékoli změny. Pociťují to například obyvatelé oblasti regionu Sahel, rozkládajícího se na pomezí Sahary a vlhčí oblasti na jihu. Jen malé změny v atmosféře zde zásadně ovlivňují klima, které může být velmi suché, ale i bohaté na dešťové srážky.

Napověděly experimenty

A protože studie, provedené v jiných oblastech, ukázaly, že větrné a solární farmy mohou mít vliv na lokální počasí, určitě není marné zabývat se tím, jaký by mohly mít dopad v severní Africe. Právě to bylo cílem vědecké studie, publikované v časopise Science.

Protože na modelech lze zkoušet i těžko představitelné situace, rozhodli se vědci virtuálně umístit na Saharu tolik „větrníků“ a „solárů“, aby jejich výkon pokryl energetickou potřebu celého světa. Simulovali umístění větrných farem s výkonem tři terrawatty a solárních polí s výkonem 79 terrawattů.

Celkově by takový projekt znamenal nutnost zabrat těžko představitelných devět milionů čtverečních kilometrů pokrytých větrnými a solárními farmami. Pro lepší představu tato plocha odpovídá 114násobku rozlohy naší republiky.

Zcela nepochybný nárůst

Výsledky byly poměrně překvapivé. I když větrné elektrárny měly na celkovém objemu produkované energie jen malý podíl, model ukázal jejich zásadnější dopad na klima. Průměrná teplota v regionu se zvýšila přibližně o 2 ° C, a to především proto, že během noci neklesaly teploty a nedocházelo tak k ochlazování. Srážky se mezitím zhruba zdvojnásobily.

Vědci tedy z modelové simulace vyřadili všechny „větrníky“ a experiment provedli pouze se solárními farmami. Výsledky ukázaly oteplení o 1 ° C, které tentokrát bylo způsobeno hlavně vyššími odpoledními teplotami. Stranou bychom neměli nechat ani zvýšení objemu dešťových srážek o 50 %.

Výsledky pro kombinaci využívání obou obnovitelných zdrojů energie ukázaly ještě vyšší hodnoty - průměrná teplota vzrostla o 2,7 ° C a dešťové srážky o celých 150 %.

Proč se to děje?

Procesy, ovlivňující počasí, jsou pro větrné a solární farmy mírně odlišné. Větrné elektrárny v tomto měřítku v podstatě „zdrsňují“ povrch, zpomalují rychlost větru a mění směšování vzduchu nad zemí se vzduchem těsně nad ním.

Pomalejší větry jsou méně ovlivňovány silami, souvisejícími s otáčením Země. Konečným výsledkem je, že vzduch má tendenci stoupat vzhůru, čímž se zvyšuje vlhkost, která vlivem ochlazení ve vyšších vrstvách kondenzuje do dešťových mraků.

Solární panely naopak odrážejí méně slunečního světla než původní pouštní písek. To způsobuje povrchové oteplování vzduchu a jeho stoupání vzhůru. Další efekt je pak podobný: vyšší vlhkost, ochlazení a kondenzace s následnou tvorbou dešťových mraků.

Prostor pro zeleň

Zajímavé je zjištění, jak vegetace v tomto klimatickém modelu reaguje na změny počasí a jak je sama ovlivňuje. Více deště by samozřejmě znamenalo více rostlin a stromů. Vegetace účinně absorbuje půdní vlhkost a uvolňuje ji jako vodní páru do atmosféry. Rostliny - stejně jako solární panely - také odrážejí méně slunečního světla.

Ukazuje se, že pouze polovina simulovaných teplotních vlivů a jen asi 20% nárůst srážek je přímo způsobena větrnými a solárními farmami. Zbytek je následek bující vegetace, kterou by vybudování a provozování energetických farem přineslo.

Pokud bychom tedy na Saharu umístili takový objem zařízení, využívající energii z obnovitelných zdrojů, zbavili bychom se globálního dopadu našeho energetického systému na klima. Kromě toho bychom ale proměnili zdejší podnebí natolik, že by tu místo pouště byla možná i velmi bujná vegetace.

Funguje to jen na Sahaře

Samozřejmě existuje milión logických důvodů, proč to není zvlášť praktický nebo pravděpodobný scénář. Výzkumníci také zdůrazňují, že čím účinnější jsou solární panely, tím menší je jejich vliv na lokální teplotu.

Odborníci také zkusili simulovat vliv velkých větrných a solárních farem při umístění v jiných pouštích, ale zdaleka nedosáhli výsledků jako na Sahaře. Roli hraje kombinace velikosti, umístění a zbarvení povrchu země, což činí tento region jedinečně citlivým na faktory ovlivňující počasí.

Umíte si představit, že by místo Sahary rostla bujná vegetace?

Zdroj: arstechnica.com.

[tomas]

"Solární panely naopak odrážejí méně slunečního světla než původní pouštní písek. To způsobuje povrchové oteplování vzduchu a jeho stoupání vzhůru"
Tím chtějí vědkyně a vědci z University of Maryland - Yan Li, Eugenia Kalnay a Safa Motesharrei říct že písek je účinnější "zrcadlo" než je účinnost přeměny světla na elektřinu ve fotovoltaických panelech? S jakou účinností počítali a při jaké účinnosti se to láme nebo snad zapomněli na zákon zachování energie? Nebo snad chtějí tvrdit že v hromadě písku uvidím lépe svůj odraz než na fotovoltaickém panelu?

[mypower.cz]

"Solární panely naopak odrážejí méně slunečního světla než původní pouštní písek. To způsobuje povrchové oteplování vzduchu a jeho stoupání vzhůru"
Tím chtějí vědkyně a vědci z University of Maryland - Yan Li, Eugenia Kalnay a Safa Motesharrei říct že písek je účinnější "zrcadlo" než je účinnost přeměny světla na elektřinu ve fotovoltaických panelech? S jakou účinností počítali a při jaké účinnosti se to láme nebo snad zapomněli na zákon zachování energie? Nebo snad chtějí tvrdit že v hromadě písku uvidím lépe svůj odraz než na fotovoltaickém panelu?

Vsechny 3 uvedene autory studie lze kontaktovat na mail a zeptat se.
http://science.sciencemag.org/content/361/6406/1019 -> odkaz: "See all authors and affiliations." -> "Corresponding author: Email:"



EDIT: k clanku me spise napadlo, co by takova hypoteticka premena sahary udelala se zbytkem planety. Jestli by "sahara" nezacala vznikat jinde. Ale to uz je coby kdyby. Stoprocentne zahrnout vsechny faktory vstupujici do danych deju asi nelze, takze vysledek je nejisty s nejistotou umernou poctu nezahrnutych faktoru o kterych vypocetni model nema zatim ani tucha.

[? rva]

Odrazivost pouště (albedo) je dle obrázku na https://cs.wikipedia.org/wiki/Albedo asi 28%.
Odrazivost FV panelu je dle https://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika/13878-zjednoduseny-bilancni-vypocet-rocnich-prinosu-fotovoltaickych-instalaci asi 5%. Tedy více dopadající energie se odrazí zpět od pouště, než od FV panelů.
Je to i pochopitelné - FV panely se navrhují tak, aby maximum dopadající energie zachytily a přeměnily na elektřinu. A co nepřemění na elektřinu, z toho udělají teplo. A víme to vlastně i z toho, jak horký FV panel na Slunci je. Je teplejší, než fasáda pískové barvy a mnohem teplejší, než bílá fasáda.
Stejně tak i fototermika vyžaduje co nejtmavší plochu, aby se maximum energie zachytilo.

[? kodl69]

Jasně, ale 15-18% z té dopadající energie odejde po drátech pryč, a další věc je to, že panely sice budou horký, ale nebude se tolik ohřívat povrch země, protože panely asi nebudou ležet na zemi. Naopak by se mohla víc rozjet konvekce vzduchu, která zem ochladí tím, že se nad poušť natáhne studenější a vlhčí vzduch od moře. Ale je to jenom co kdyby jak kdyby...

[tomas]

Odrazivost pouště (albedo) je dle obrázku na https://cs.wikipedia.org/wiki/Albedo asi 28%.
Odrazivost FV panelu je dle https://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika/13878-zjednoduseny-bilancni-vypocet-rocnich-prinosu-fotovoltaickych-instalaci asi 5%. Tedy více dopadající energie se odrazí zpět od pouště, než od FV panelů.
Je to i pochopitelné - FV panely se navrhují tak, aby maximum dopadající energie zachytily a přeměnily na elektřinu. A co nepřemění na elektřinu, z toho udělají teplo. A víme to vlastně i z toho, jak horký FV panel na Slunci je. Je teplejší, než fasáda pískové barvy a mnohem teplejší, než bílá fasáda.
Stejně tak i fototermika vyžaduje co nejtmavší plochu, aby se maximum energie zachytilo.

Že je něco teplejší ještě neznamená že to zachytilo a obsahuje více tepelné energie. Po západu slunce je FV panel během pár minut studený jako okolí, kdežto fasáda domu (i v pískové barvě nebo bílé) na kterou svítilo celý den slunce vydává teplo několik hodin potom co slunce zapadlo. To je ta zachycená a akumulovaná energie.
Fasáda možná nemá takovou teplotu, ale je to hlavně proto že je hmotnější a teplota na ní narůstá pomalu.
Navíc teplejší těleso vyzařuje (odráží) více tepelné energie, takže pokud jsou panely teplejší než stěna musí také více tepla vyzařovat.
Když vezmu foťák a vyfotím s bleskem hromadu písku tak tam žádný odraz nevidím, ale když vyfotím kolmo fotovoltaický panel tak foťák bude zahlcen odrazem blesku od panelu. Takže co odráží více světla?

[? Matess]

podle mě nejzajímavější koncept byl prstenec ze solárních panelů kolem celé země

[rottenkiwi]

Lepšia by bola guľa okolo celého Slnka a von by to prepúšťalo už len zbytok z tých 72 % úč. panelov.

To by bolo toľko energie, že by sa s tým Slnkom dalo aj niekde letieť

[Ricardo]

Jen pro zajímavost:
Pokryla by energie ze Sahary spotřebu celé EU? Ano, více než 1200 krát.

Sahara má plochu ......................... 9269000,00 km2
Global horizontal irradiation GHI ... 2200,00 kWh/m2/rok
Ucinnost panelu .................................... 0,20
GHI x Ucinnost ................................... 440,00 kWh/m2/rok
Vykon FV Sahary ..................... 4078360,00 Twh/rok


Spotřeba ČR 2018 ................. 74,00 Twh/rok ........ 0,0018% ........ 55112 x
EU 2019 .............................. 3222,00 Twh/rok ........ 0,0790% ........ 1265 x
USA 2019 ............................ 4000,00 Twh/rok ........ 0,0981% ........ 1019 x
světová produkce ropy ..... 58947,50 Twh/year ..... 1,4454% ........ 69 x

EU+USA+ světová produkce ropy .... 66169,50 Twh/rok ..... 1,6225% ...... 61 x

Takže závěrem se dá říct, že pouhá 2% plochy Sahary by pokryly celosvětovou spotřebu elektrické energie a zároveň energii získané z ropy (benzín, nafta, LPG = všechny elektromobily).

[? unicast]

Pokud vyřešíme ukládání na noc, že. Ale vlastně chceme pokrývat spotřebu celého světa, takže vlastně ty kabely stejně budeme potřebovat a s kabely už zase nepotřebujeme řešit ukládání energie.

[? Plazivec]

Mě by zajímalo, co by to udělalo s globální klimou, pač jakmile by 100 procent energie světa pokryla sahara, tak veškerá produkce co2, související s produkcí energie na světě, by padla na nulu, včetně dopravy. A to asi nedovede říct nikdo. Možná by pomohly data, získaná v poslední době v souvislosti s koronou.

[? chatař]

Méně skleníkových plynů - více vyzářeného tepla do vesmíru. Asi by se trochu ochladilo.

[? delta]

Myslím že by to narušilo celosvětově ekonomiku, bohužel tok oběživa nás drží tam kde jsme. Neplatit daně, nepracovat a mít jenom nataženou ruku = africké scifi .

[Ricardo]

Pokud vyřešíme ukládání na noc, že. Ale vlastně chceme pokrývat spotřebu celého světa, takže vlastně ty kabely stejně budeme potřebovat a s kabely už zase nepotřebujeme řešit ukládání energie.

1. většina energie se spotřebuje přes den kdy jsou lidi v práci a jedou fabriky
2. samotná Evropa je ve 3 hodinách časového pásma. Tedy v Moskvě kde už nesvítí a sledují TV, tak Portugalská FVE jim to spolehlivě pokryje. Čím větší síť tím lépe, navíc to řeší i problem se špičkami kvůli mrakům protože vždycky někde svítí slunce.
3. Kdyby se postavil elektrický kolektor až do východní číny, to je pak rozpětí 8,5 hodiny a to by pokrylo i celou noc. To by ovšem fungovalo jen kdyby všichni byli připojení do DS. Když nad tím tak přemýšlím, tak Netmetering je naprosto klíčová věc pro masivní rozšíření FVE a tedy brutálnímu zlevnění energie. S bateriemi dochází k totální destrukci návratnosti. Jako nejsem zastánce konspiračních teorií, ale vzhledem k tomu, že energetický, ropný a automobilový průmysl jsou 3 nejmocnější části průmyslu a shodou náhod FVE+Elektroauta tyto 3 nejvíc poškozuje, tak...
4. Sahara = plný výkon FVE i v ZIMĚ.

Řekl bych, že něco málo baterií na pokrytí večerní a noční spotřeby je dobrý nápad i jako UPS. Nicméně Sahara by vyřešila velký problém s FVE v zimě. Pokud někdo argumentuje že výroba čistého křemíku na FV panely stojí spoustu elektriky, tak já říkám proč nepostavit fabriky na FV na Sahaře kde je ta energie zadarmo. Navíc křemík by nemuseli ani odnikud vozit, jenom to nahrnou buldozerem dovnitř. Je to takové samosvorné řešení, např. malá fabrika by si vyráběla panely na svoje rozšiřování. Taková autoreplikace.

[zajo]

Pokud vyřešíme ukládání na noc, že. Ale vlastně chceme pokrývat spotřebu celého světa, takže vlastně ty kabely stejně budeme potřebovat a s kabely už zase nepotřebujeme řešit ukládání energie.

1. většina energie se spotřebuje přes den kdy jsou lidi v práci a jedou fabriky
2. samotná Evropa je ve 3 hodinách časového pásma. Tedy v Moskvě kde už nesvítí a sledují TV, tak Portugalská FVE jim to spolehlivě pokryje. Čím větší síť tím lépe, navíc to řeší i problem se špičkami kvůli mrakům protože vždycky někde svítí slunce.
3. Kdyby se postavil elektrický kolektor až do východní číny, to je pak rozpětí 8,5 hodiny a to by pokrylo i celou noc. To by ovšem fungovalo jen kdyby všichni byli připojení do DS. Když nad tím tak přemýšlím, tak Netmetering je naprosto klíčová věc pro masivní rozšíření FVE a tedy brutálnímu zlevnění energie. S bateriemi dochází k totální destrukci návratnosti. Jako nejsem zastánce konspiračních teorií, ale vzhledem k tomu, že energetický, ropný a automobilový průmysl jsou 3 nejmocnější části průmyslu a shodou náhod FVE+Elektroauta tyto 3 nejvíc poškozuje, tak...
4. Sahara = plný výkon FVE i v ZIMĚ.

Řekl bych, že něco málo baterií na pokrytí večerní a noční spotřeby je dobrý nápad i jako UPS. Nicméně Sahara by vyřešila velký problém s FVE v zimě. Pokud někdo argumentuje že výroba čistého křemíku na FV panely stojí spoustu elektriky, tak já říkám proč nepostavit fabriky na FV na Sahaře kde je ta energie zadarmo. Navíc křemík by nemuseli ani odnikud vozit, jenom to nahrnou buldozerem dovnitř. Je to takové samosvorné řešení, např. malá fabrika by si vyráběla panely na svoje rozšiřování. Taková autoreplikace.

Pěkně se to čte, ale nevím jak by se z "feš feš" vyráběl čistý křemík, není "písek" jak "písek.....

[abrams]

Zdravím ,

co by provedly větrné a solární farmy se Saharou ? Hmmm . Realisticky by otázka měla znít :

Co udělá Sahara s větrnými a solárními farmami ?

Že je tam třiapůl prdele slunce je pěkný , ale je tam nepřívětivé klima pro křehké technologie .

Elektronům zdar
Odpočívej v pokoji Timone

[? thomas.007]

S tím využitím Sahary, není všechno zlato, co se třpytí. Na jedné straně je vždy nějaká akce a na straně druhé patřičná reakce.
Všimněte si, že v posledních letech jsou u nás čím dále větší vedra, větší sucha a letošní zima...no, vlastně prakticky až na hory sníh nebyl vůbec. Němci staví své větrné parky o 106 a jen ve větrníkám mají víc instalovaného výkonu, než celá ČR.
Taková hromada větrných elektráren zpomalí (nebo změní směr) proudění větru směrem do ČR (a dále), takže místo toho aby srážky spadly u nás nebo na Slovensku, tak to spadne v Německu, kde mají naopak problémy se záplavami.
Něco o tom třeba zde: https://oenergetice.cz/vetrne-elektrarn ... st-teploty
PS:jsem zastáncem "čisté" energie, ale nic se nemá přehánět.

[Ricardo]

Však FVE by měly příznivý vliv na klima Sahary, protože by zmenšily dopadající teplo o 20%, které by bylo pomocí el energie odvedeno pryč. Navíc pod panely by byl stín, takže by se mezi panely mohla zase chytnout vegetace. Pokud vím tak existoval projekt velkých evropských firem na stavbu solarní elektrarny v Africe, ale kvůli válce v Libyi a celkově destruktivním náladám arabrského jara to bylo odpískáno. Akorát ta elektrárna měla být se zrcadlovými koncentrátory a klasicky výrobou páry pro turbíny.

Ono by to taky mohlo dopadnout takto:
https://www.youtube.com/watch?v=sfaFgZ0z3aA

[mypower.cz]

K tématu:

https://www.idnes.cz/technet/veda/solarni-elektrarna-sahara.A210218_113732_veda_mla