0 просмотров

Изменение климата может означать меньшее количество солнечных дней в жарких регионах, делающих ставку на солнечную энергию

Хотя солнечная энергия является ведущей формой возобновляемой энергии, новые исследования показывают, что изменения регионального климата, вызванные глобальным потеплением, могут сделать районы, которые в настоящее время считаются идеальными для производства солнечной энергии, менее жизнеспособными в будущем.

Исследователи из Принстона недавно опубликовали в журнале Nature Communications первое исследование по оценке ежедневной надежности солнечной энергии в условиях изменения климата. Команда использовала спутниковые данные и климатические модели, чтобы спрогнозировать, как повлияет солнечный свет, достигающий земли, поскольку более высокие глобальные температуры изменят динамику и постоянство атмосферы Земли.

Пустынный пейзаж

Изменения регионального климата, вызванные глобальным потеплением, могут привести к тому, что такие районы, как юго-запад Америки, которые в настоящее время считаются идеальными для солнечной энергетики, в будущем станут менее жизнеспособными, предполагает исследование, проведенное в Принстоне. Более высокие температуры поверхности приведут к большему количеству влаги, аэрозолей и твердых частиц в атмосфере, что может привести к уменьшению солнечной радиации и увеличению количества облачных дней. Это первое исследование, в котором оценивается повседневная надежность солнечной энергии в условиях изменения климата.

Их исследование показало, что более высокие температуры поверхности и, как следствие, увеличение количества влаги, аэрозолей и твердых частиц в атмосфере могут привести к общему снижению солнечной радиации и увеличению количества облачных дней. Исследователи обнаружили, что жаркие засушливые регионы, такие как Ближний Восток и юго-запад Америки, которые считаются одними из самых потенциальных производителей солнечной энергии, были наиболее подвержены большим колебаниям солнечного света.

Статья в тему:  Как здания влияют на глобальное потепление

«Наши результаты могут помочь в разработке более совершенных солнечных электростанций и оптимизации хранения, а также в предотвращении расширения мощностей солнечной энергии в районах, где прерывистость солнечного света в будущих климатических условиях может быть слишком высокой, чтобы сделать солнечную энергию надежной», — сказал соответствующий автор Амилькер Порпорато, Томас Принстонского университета. Дж.Ву '94 Профессор гражданской и экологической инженерии и Принстонского института окружающей среды (PEI). Исследование было поддержано Инициативой по сокращению выбросов углерода, основанной в PEI.

«Используя академическую метафору, с точки зрения солнечной энергии полузасушливые места теперь похожи на студентов, которые почти каждый день получают пятерки», — сказал Порпорато. «Сейчас изменение климата нарушает обычную динамику атмосферы и регулярность поступления солнечной радиации на поверхность планеты. Мы попытались количественно определить, насколько чаще эти A могут становиться B или даже C в результате».

Две карты мира, показывающие колебания солнечного света

Исследователи сообщили, что в жарких засушливых регионах могут наблюдаться большие колебания солнечного света по мере изменения климата. Они использовали спутниковые данные и результаты климатических моделей для оценки прерывистости солнечной радиации и надежности фотоэлектрической энергии в будущих климатических условиях. Они обнаружили, что в засушливых районах (розовый цвет) с большей вероятностью наблюдалось снижение средней солнечной радиации — и, следовательно, надежности солнечной энергии — в январе (вверху) и июле (внизу).

Изображение предоставлено автором Джун Инь, Нанкинский университет информационных наук и технологий.

Статья в тему:  Как остановить глобальное потепление с помощью технологий

Существующие исследования о том, как солнечная энергия будет развиваться в этом нестабильном будущем, в основном сосредоточены на средних уровнях солнечного света, сказал первый автор Цзюнь Инь, исследователь из Нанкинского университета информационных наук и технологий, который работал над статьей в Принстоне в качестве постдокторского научного сотрудника. Порпорато.

«Новинка нашего подхода заключалась в том, чтобы указать, что в некоторых местах будет больше неопределенности в ежедневной изменчивости», — сказал Инь. Он и Порпорато ранее сообщали, что климатические модели недооценивают охлаждающий эффект суточного цикла облачности. Они работали над последней статьей с соавтором Аннализой Молини, адъюнкт-профессором гражданской инфраструктуры и экологической инженерии в Университете Халифа в Объединенных Арабских Эмиратах.

Выводы исследователей были основаны на вероятностных расчетах, аналогичных тем, которые используются для определения риска наводнения или засухи. Снижение надежности солнечной энергетики связано с повышенной изменчивостью атмосферной влаги и аэрозолей в некоторых засушливых регионах. По словам Порпорато, более высокие температуры удерживают больше влаги и более турбулентны, что способствует образованию облаков и дольше удерживает частицы во взвешенном состоянии.

«Затем возникает проблема высыхания почвы, что может быть даже более важным», — сказал Порпорато. По мере повышения температуры и атмосферной турбулентности в засушливых регионах, таких как Ближний Восток, сухие почвы потенциально могут привести к увеличению количества пыли и атмосферных аэрозолей, которые уменьшат солнечную радиацию. По словам Порпорато, эти тенденции на самом деле уже обнаруживаются в наблюдениях сетей наблюдения за климатом.

Статья в тему:  Как глобальное потепление влияет на угловой момент вращения Земли

Для американского юго-запада выводы исследователей были менее последовательными. Некоторые модели показывали больше солнечного излучения и меньшую прерывистость в будущем, в то время как другие показывали меньше солнечного излучения и более высокую прерывистость. Эти результаты иллюстрируют сложность попыток предсказать надежность солнечной энергии в неопределенном будущем, сказал Инь.

«Мы надеемся, что политики и представители энергетической отрасли смогут воспользоваться этой информацией для более эффективного проектирования и управления фотоэлектрическими объектами», — сказал Инь.

«Наш документ помогает найти эффективные решения для различных мест, где могут возникать перебои, но на приемлемом уровне», — сказал он. «Разнообразные технологии, такие как накопление энергии или политики управления питанием, такие как интеллектуальное сокращение, распределение нагрузки или географическое распределение, являются многообещающими решениями».

Чтобы продолжить свою работу, исследователи планируют изучить постоянство климата, в частности, количество последовательных солнечных или облачных дней, что важно для солнечной энергетики. Они также изучают, как облака могут повлиять на эффективность посадки деревьев в качестве стратегии смягчения последствий изменения климата.Деревья поглощают не только углекислый газ, но и солнечную энергию, что повышает температуру поверхности. В результате увеличение облачного покрова может изменить текущие оценки того, насколько деревья будут эффективны в сокращении атмосферного углерода.

Статья «Влияние перемежаемости солнечной активности на надежность фотоэлектрических систем в будущем» была опубликована 22 сентября издательством Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-020-18602-6). Работа выполнена при поддержке Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (грант № 58-6408-3-027); Национальный научный фонд (гранты № EAR-1331846, EAR-1316258 и FESD EAR-1338694); Инициатива PEI по сокращению выбросов углерода; Национальный фонд естественных наук Китая (гранты № 41877158 и 51739009); Нанкинский университет информационных наук и технологий (грант № 1441052001003); программа выдающихся преподавателей провинции Цзянсу; и Премия Университета Халифы за конкурентные внутренние исследования (грант № CIRA-2018-102).

голоса
Рейтинг статьи
Статья в тему:  Христиане, верящие в глобальное потепление
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector