Η ρύπανση, που δημιουργούν οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα μειώνει σημαντικά την ενεργειακή απόδοση των εγκαταστάσεων ηλιακών φωτοβολταϊκών (ανανεώσιμες πηγές ενέργειας-ΑΠΕ), σύμφωνα με νέα έρευνα που διεξήγαγαν από κοινού το University College London (UCL) και το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης (Oxford University). Διευκρινίζεται στο σημείο αυτό πως η καύση άνθρακα δεν είναι ακριβώς συνώνυμη με την καύση λιγνίτη. Ο λιγνίτης αποτελεί απλώς τη χαμηλότερη ποιοτικά μορφή άνθρακα.
Έτσι, ενώ κάθε καύση λιγνίτη είναι στην πραγματικότητα καύση άνθρακα, κάθε καύση άνθρακα δεν είναι ίδια με αυτή του λιγνίτη. Ο διαχωρισμός γίνεται βάσει της χημικής σύστασης και των χαρακτηριστικών τους. Οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα είναι βιομηχανικές εγκαταστάσεις που λόγω των υψηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, σταδιακά καταργούνται παγκοσμίως. Στην Ελλάδα λειτουργούν ελάχιστοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση στερεών ορυκτών καυσίμων (κυρίως λιγνίτη), καθώς η χώρα βρίσκεται στο στάδιο της οριστικής απολιγνιτοποίησης και απεξάρτησης από αυτόν τον τύπο ενέργειας.
Ετησίως εξαιτίας της ρύπανσης χάνονται 111 τεραβατώρες (TWh) ηλιακής ενέργειας από τις ΑΠΕ
Η νέα μελέτη των UCL και Oxford University, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature Sustainability «, χαρτογράφησε και αξιολόγησε περισσότερες από 140.000 εγκαταστάσεις ηλιακών φωτοβολταϊκών παγκοσμίως χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα. Συνδυάζοντας αυτά τα δεδομένα με ατμοσφαιρικά δεδομένα σχετικά με την ατμοσφαιρική ρύπανση, οι ερευνητές υπολόγισαν πόσο ηλιακό φως χάνεται και πώς αυτό μειώνει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ).
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα αερολύματα (μικροσκοπικά σωματίδια PM2,5 και PM 10) που αιωρούνται στον αέρα μείωσαν την παγκόσμια παραγωγή ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας κατά 5,8% το 2023. Αυτό ισοδυναμεί με 111 τεραβατώρες (TWh) χαμένης ενέργειας - την ποσότητα που παράγεται από 18 μεσαίου μεγέθους σταθμούς παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα.
Το βασικότερο εύρημα είναι πως αυτές οι απώλειες αντιπροσωπεύουν έναν σημαντικό και συχνά παραβλεπόμενο περιορισμό στη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια. Μεταξύ 2017 και 2023, οι νέες φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις πρόσθεσαν κατά μέσο όρο 246,6 TWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, ενώ οι απώλειες που σχετίζονται με τα αερολύματα από τα υπάρχοντα συστήματα έφτασαν τις 74,0 TWh ετησίως - που ισοδυναμεί με σχεδόν το ένα τρίτο των κερδών από τις ΑΠΕ.Αυτό υπογραμμίζει μια «άγνωστη» έως τώρα αλληλεπίδραση μεταξύ της χρήσης ορυκτών καυσίμων και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπου οι εκπομπές από το ένα σύστημα μειώνουν άμεσα την απόδοση του άλλου.
Τι λένε οι ειδικοί
Ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ. Ρούι Σονγκ (Rui Song) από το Εργαστήριο Διαστημικής Επιστήμης Mullard στο UCL και στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης δήλωσε: «Βλέπουμε ταχεία παγκόσμια επέκταση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αλλά η αποτελεσματικότητα αυτής της μετάβασης είναι χαμηλότερη από ό,τι συχνά υπολογίζεται. Καθώς ο άνθρακας και η ηλιακή ενέργεια επεκτείνονται παράλληλα, οι εκπομπές μεταβάλλουν το περιβάλλον ακτινοβολίας, υπονομεύοντας άμεσα την απόδοση της ηλιακής παραγωγής στις ΑΠΕ».
Για να βρουν τις πηγές αυτών των απωλειών που σχετίζονται με τα αερολύματα-μικροσωματίδια PM2,5 και PM10, οι ερευνητές εντόπισαν την προέλευσή τους και διαπίστωσαν ότι η παραγωγή ενέργειας από άνθρακα αποτελεί σημαντικό παράγοντα. Αυτό το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα εμφανές στην Κίνα, όπου η ηλιακή και η παραγωγική ικανότητα από άνθρακα έχουν επεκταθεί παράλληλα και συχνά βρίσκονται στην ίδια περιοχή. Οι περιοχές με υψηλή παραγωγική ικανότητα από άνθρακα ευθυγραμμίζονται στενά με τις περιοχές που παρουσιάζουν τις μεγαλύτερες απώλειες από ηλιακά φωτοβολταϊκά.
Το παράδειγμα της Κίνας
Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός ηλιακής ενέργειας στον κόσμο από ΑΠΕ και παρήγαγε 793,5 TWh ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακά φωτοβολταϊκά το 2023 (το 41,5% της παγκόσμιας παραγωγής). Ωστόσο, υπέστη επίσης τις μεγαλύτερες απώλειες από αερολύματα, με τη συνολική παραγωγή να μειώνεται κατά 7,7%. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι περίπου το 29% των απωλειών από ηλιακά φωτοβολταϊκά στην Κίνα που σχετίζονται με αερολύματα προέρχεται από σταθμούς παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα. Οι σταθμοί άνθρακα εκπέμπουν λεπτά σωματίδια ρύπανσης που διασκορπίζουν και απορροφούν το ηλιακό φως, μειώνοντας την ποσότητα που φτάνει στα κοντινά ηλιακά πάνελ. Ως αποτέλεσμα, τα πάνελ παράγουν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια από ό,τι θα μπορούσαν υπό άλλες συνθήκες.
Ο Δρ. Σονγκ πρόσθεσε: «Η ατμοσφαιρική ρύπανση δεν εμποδίζει μόνο το ηλιακό φως, αλλά επηρεάζει επίσης τα σύννεφα, τα οποία μπορούν να μειώσουν ακόμη περισσότερο την ηλιακή ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι ο πραγματικός αντίκτυπος πιθανώς είναι μεγαλύτερος από ό,τι έχουμε μετρήσει, επομένως μπορεί να υπερεκτιμούμε πόσο η ηλιακή ενέργεια μπορεί να συμβάλει στη μείωση των εκπομπών, εάν δεν θέσουμε υπό έλεγχο τη ρύπανση από την παραγωγή ενέργειας από άνθρακα».
Είναι ενδιαφέρον ότι η Κίνα διαπιστώθηκε ότι ήταν η μόνη σημαντική περιοχή που παρουσίασε διαρκή βελτίωση. Οι απώλειες από ηλιακά φωτοβολταϊκά που σχετίζονται με τα αερολύματα μειώθηκαν κατά μέσο όρο 0,96 TWh ετησίως (-1,4% ετησίως) μεταξύ 2013 και 2023. Αυτό πιθανότατα οφείλεται σε αυστηρότερα πρότυπα εκπομπών και στην ευρεία υιοθέτηση τεχνολογιών εξαιρετικά χαμηλών εκπομπών σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, παρά σε μείωση της ίδιας της παραγωγικής ικανότητας άνθρακα.
Η χρήση δορυφορικών δεδομένων
Για να πραγματοποιήσουν την ανάλυση, οι ερευνητές συνδύασαν δορυφορικές εικόνες και μηχανική μάθηση για να εντοπίσουν και να χαρτογραφήσουν περισσότερες από 140.000 ηλιακές εγκαταστάσεις παγκοσμίως. Στη συνέχεια, ενσωμάτωσαν αυτά τα δεδομένα με ατμοσφαιρικές παρατηρήσεις και ένα επικυρωμένο μοντέλο ηλιακής ενέργειας για να εκτιμήσουν πόση ηλεκτρική ενέργεια παράγει κάθε εγκατάσταση και πόση χάνεται λόγω της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.
Ο αντίστοιχος συγγραφέας καθηγητής Γιάν –Πέτερ Μύλλερ (Jan-Peter Muller) από το Εργαστήριο Διαστημικής Επιστήμης Mullard στο UCL δήλωσε: «Η παγκόσμια δορυφορική απεικόνιση μας επέτρεψε να χαρτογραφήσουμε την αδυσώπητη άνοδο της φθηνής, μη ρυπογόνου ηλιακής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας. Στο εγγύς μέλλον, θα είμαστε σε θέση να παρατηρήσουμε τις επιπτώσεις των σωματιδίων σκόνης και καπνού στη μείωση της ηλιακής ενέργειας στην επιφάνεια της Γης σε πραγματικό χρόνο κάθε 10 λεπτά από γεωστατικούς δορυφόρους που εκτείνονται γύρω από τη Γη».
Ο συν-συγγραφέας Δρ. Τσεντσεν Χουάνγκ (Chenchen Huang) από το Πανεπιστήμιο του Bath –Μπαθ πρόσθεσε: «Τα ευρήματά μας στέλνουν μια σαφή προειδοποίηση για τους Στόχους Βιώσιμης Ανάπτυξης, πως η αγνόηση των απωλειών ηλιακής ενέργειας που προκαλούνται από την ατμοσφαιρική ρύπανση μπορεί να οδηγήσει σε συστηματική υπερεκτίμηση της παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας από τις κυβερνήσεις, τις επιχειρήσεις και την ευρύτερη κοινότητα. Για να παραμείνουν σε καλό δρόμο, οι πολιτικές πρέπει να λαμβάνουν υπόψη αυτή την κρυφή απώλεια και να μετατοπίζουν τις επιδοτήσεις ορυκτών καυσίμων μακριά από τις πηγές καύσης άνθρακα».
