מקור:theconversation.com
ירידה מדהימה של 82 אחוזים בעלות האנרגיה הפוטו-וולטאית הסולארית (PV) מאז 2010 העניקה לעולם הזדמנות לחימה לבנות מערכת אנרגיה אפס פליטת שעלולה להיות פחות יקרה מהמערכת המונעת בדלק מאובנים שהיא מחליפה.
סוכנות האנרגיה הבינלאומית צופה כי קיבולת ייצור השמש PV חייבת לגדול פי עשרה עד 2040 אם ברצוננו לעמוד במשימות הכפולות של הקלה על העוני העולמי והגבלת ההתחממות להרבה מתחת ל-2 מעלות.
נותרו אתגרים קריטיים. השמש היא "לסירוגין", מכיוון שאור השמש משתנה במהלך היום ולרוחב עונות השנה, ולכן יש לאגור אנרגיה לזמן שבו השמש לא זורחת. המדיניות חייבת להיות מתוכננת גם כדי להבטיח שאנרגיה סולארית תגיע לפינות הרחוקות ביותר של העולם ולמקומות שבהם היא נחוצה ביותר. ויהיו פשרות בלתי נמנעות בין אנרגיה סולארית לשימושים אחרים לאותה אדמה, כולל שימור ומגוון ביולוגי, חקלאות ומערכות מזון ושימושים קהילתיים וילידיים.
עמיתים ואני פרסמנו כעת בכתב העת Nature את המלאי העולמי הראשון של מתקנים גדולים להפקת אנרגיה סולארית. "גדול" מתייחס במקרה זה למתקנים המייצרים לפחות 10 קילוואט כאשר השמש בשיאה. (מתקן טיפוסי על גג מגורים קטן הוא בעל הספק של כ-5 קילוואט).
בנינו מערכת למידת מכונה כדי לזהות מתקנים אלה בתמונות לוויין ולאחר מכן פרסנו את המערכת על למעלה מ-550 טרה-בייט של תמונות תוך שימוש בכמה תקופות חיים של מחשוב אנושי.
חיפשנו כמעט מחצית משטח הקרקע של כדור הארץ, תוך סינון של אזורים מרוחקים הרחק מאוכלוסיות אנושיות. בסך הכל זיהינו 68,661 מתקנים סולאריים. תוך שימוש בשטח של מתקנים אלה, ובקרה על אי הוודאות במערכת למידת המכונה שלנו, אנו מקבלים הערכה גלובלית של 423 גיגה וואט של כושר ייצור מותקן בסוף 2018. זה קרוב מאוד לאומדן של הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת (IRENA) של 420 GW לאותה תקופה.
מעקב אחר צמיחת אנרגיית השמש
המחקר שלנו מראה כי קיבולת הפקת PV סולארי גדלה ב-81 אחוז מדהים בין 2016 ל-2018, התקופה שעבורה היו לנו תמונות עם חותמת זמן. הצמיחה הובילה במיוחד על ידי עליות בהודו (184 אחוז), טורקיה (143 אחוז), סין (120 אחוז) ויפן (119 אחוז).
המתקנים נעו בגודלם, בין מתקנים מדבריים רחבי ידיים בקנה מידה של ג'יגה וואט בצ'ילה, דרום אפריקה, הודו וצפון מערב סין, דרך מתקנים מסחריים ותעשייתיים על גגות בקליפורניה ובגרמניה, מתקנים כפריים של טלאים בצפון קרוליינה ובאנגליה, ומתקנים עירוניים של טלאים ב. דרום קוריאה ויפן.
שמש מעורבבת עם שדות אורז על אדמה משוחזרת בדרום קוריאה. מלאי בשבילך / shutterstock
היתרונות של נתונים ברמת המתקן
אגרגטים ברמת המדינה של מערך הנתונים שלנו קרובים מאוד לסטטיסטיקה של IRENA ברמת המדינה, שנאספים משאלונים, פקידי מדינה ואיגודי תעשייה. בהשוואה למערכי נתונים אחרים ברמת המתקנים, אנו מתייחסים לכמה פערי כיסוי קריטיים, במיוחד במדינות מתפתחות, שבהן הפצת PV סולארי היא קריטית להרחבת הגישה לחשמל תוך הפחתת פליטת גזי חממה. במדינות מפותחות ומתפתחות כאחד, הנתונים שלנו מספקים אמת מידה משותפת ללא משוא פנים על ידי דיווח של חברות או ממשלות.
לנתונים הממוקמים מבחינה גיאו-מרחבית יש חשיבות קריטית למעבר האנרגיה. מפעילי רשתות ומשתתפי שוק החשמל צריכים לדעת בדיוק היכן נמצאים מתקנים סולאריים כדי לדעת במדויק את כמות האנרגיה שהם מייצרים או יפיקו. מערכות מתעוררות באתר או מרוחקות מסוגלות להשתמש בנתוני מיקום כדי לחזות ייצור מוגבר או ירידה שנגרם, למשל, מעננים חולפים או שינויים במזג האוויר.
יכולת חיזוי מוגברת זו מאפשרת לשמש להגיע לפרופורציות גבוהות יותר של תמהיל האנרגיה. ככל שהשמש הופכת להיות צפויה יותר, מפעילי הרשת יצטרכו לשמור פחות תחנות כוח של דלק מאובנים ברזרבה, ופחות עונשים על ייצור יתר או תת-דור יגרום לפתיחת פרויקטים שוליים יותר.
באמצעות הקטלוג האחורי של תמונות לוויין, הצלחנו להעריך את תאריכי ההתקנה של 30 אחוז מהמתקנים. נתונים כמו זה מאפשרים לנו לחקור את התנאים המדויקים שמובילים לפיזור של אנרגיית השמש, ויסייעו לממשלות לתכנן טוב יותר סובסידיות כדי לעודד צמיחה מהירה יותר.
המחברים השוו את מיקומי המתקנים הסולאריים לנתונים על שימוש בקרקע, כדי לגלות מה היה שם קודם. אדמות גידולים (חום בהיר) היו בקלות הנפוצות ביותר. קרויטוואגן וחב', טבע
הידיעה היכן נמצא מתקן מאפשרת לנו גם ללמוד את ההשלכות הבלתי רצויות של הצמיחה של ייצור אנרגיה סולארית. במחקר שלנו, מצאנו שתחנות כוח סולאריות נמצאות לרוב באזורים חקלאיים, ואחריהן אדמות דשא ומדבריות.
זה מדגיש את הצורך לשקול היטב את ההשפעה שתהיה להרחבה פי עשרה של כושר ייצור PV שמש בעשורים הקרובים על מערכות המזון, המגוון הביולוגי ואדמות המשמשות אוכלוסיות פגיעות. קובעי מדיניות יכולים לספק תמריצים להתקין במקום ייצור סולארי על גגות הגורמים פחות תחרות לשימוש בקרקע, או אפשרויות אחרות של אנרגיה מתחדשת.
