ما هر نیروگاه خورشیدی بزرگ روی سیاره را با استفاده از ماهواره نقشه برداری کردیم

منبع:theconversation.com

کاهش حیرت‌انگیز 82 درصدی در هزینه انرژی فتوولتائیک خورشیدی (PV) از سال 2010، به جهان فرصت جنگی برای ساختن یک سیستم انرژی بدون آلایندگی داده است که ممکن است هزینه کمتری نسبت به سیستم سوخت فسیلی جایگزین آن داشته باشد.

آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که ظرفیت تولید خورشیدی PV تا سال 2040 باید ده برابر شود تا بتوانیم وظایف دوگانه کاهش فقر جهانی و محدود کردن گرمایش را به زیر 2 درجه انجام دهیم.

چالش های حیاتی همچنان باقی است. خورشیدی "منقطع" است، زیرا نور خورشید در طول روز و در فصول مختلف متفاوت است، بنابراین انرژی باید برای زمانی که خورشید نمی تابد ذخیره شود. همچنین باید سیاستی طراحی شود تا اطمینان حاصل شود که انرژی خورشیدی به دورترین نقاط جهان و جاهایی که بیشتر مورد نیاز است می رسد. و معاوضه های اجتناب ناپذیری بین انرژی خورشیدی و سایر مصارف برای همان زمین، از جمله حفاظت و تنوع زیستی، کشاورزی و سیستم های غذایی، و مصارف محلی و بومی وجود خواهد داشت.

من و همکارانم اکنون اولین فهرست جهانی تاسیسات بزرگ تولید انرژی خورشیدی را در مجله Nature منتشر کرده ایم. "بزرگ" در این مورد به تاسیساتی اطلاق می شود که در زمانی که خورشید در اوج خود است حداقل 10 کیلووات تولید می کند. (یک نصب معمولی کوچک مسکونی روی پشت بام دارای ظرفیت حدود 5 کیلووات است).

ما یک سیستم یادگیری ماشینی ساختیم تا این امکانات را در تصاویر ماهواره‌ای شناسایی کند و سپس سیستم را روی بیش از 550 ترابایت تصویر با استفاده از چندین عمر محاسباتی انسان مستقر کردیم.

ما تقریباً نیمی از سطح زمین را جست‌وجو کردیم و نواحی دورافتاده دور از جمعیت انسانی را فیلتر کردیم. در مجموع ما 68661 تاسیسات خورشیدی را شناسایی کردیم. با استفاده از مساحت این امکانات، و کنترل عدم قطعیت در سیستم یادگیری ماشین ما، برآورد جهانی 423 گیگاوات ظرفیت تولید نصب شده را در پایان سال 2018 به دست آوردیم. این بسیار نزدیک به برآورد آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) است. 420 گیگاوات برای مدت مشابه.

ردیابی رشد انرژی خورشیدی

مطالعه ما نشان می‌دهد که ظرفیت تولید PV خورشیدی بین سال‌های 2016 و 2018 به میزان قابل‌توجهی 81 درصد رشد کرده است، دوره‌ای که برای آن تصاویر مهر زمانی داشتیم. رشد به ویژه با افزایش در هند (184 درصد)، ترکیه (143 درصد)، چین (120 درصد) و ژاپن (119 درصد) رهبری شد.

امکانات از نظر اندازه از تاسیسات بیابانی در مقیاس گیگاوات در شیلی، آفریقای جنوبی، هند و شمال غربی چین، تا تاسیسات تجاری و صنعتی روی پشت بام در کالیفرنیا و آلمان، تاسیسات تکه‌کاری روستایی در کارولینای شمالی و انگلستان، و تاسیسات تکه‌کاری شهری در کره جنوبی و ژاپن.

خورشیدی مخلوط با مزارع برنج در زمین های احیا شده در کره جنوبی. سهام برای شما / shutterstock

مزایای داده های سطح تسهیلات

مجموع داده های ما در سطح کشور بسیار نزدیک به آمارهای سطح کشور IRENA است که از پرسشنامه ها، مقامات کشوری و انجمن های صنعتی جمع آوری شده است. در مقایسه با سایر مجموعه داده‌های سطح تأسیسات، ما به برخی از شکاف‌های پوشش حیاتی، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، که در آن انتشار PV خورشیدی برای گسترش دسترسی به برق و در عین حال کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای حیاتی است، رسیدگی می‌کنیم. در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به طور یکسان، داده های ما یک معیار مشترک بی طرفانه با گزارش شرکت ها یا دولت ها ارائه می دهد.

داده‌های محلی‌سازی شده جغرافیایی برای انتقال انرژی اهمیت حیاتی دارد. اپراتورهای شبکه و فعالان بازار برق باید دقیقا بدانند که تاسیسات خورشیدی کجا هستند تا به طور دقیق از میزان انرژی که تولید می کنند یا تولید می کنند بدانند. سیستم‌های درجا یا از راه دور در حال ظهور می‌توانند از داده‌های مکان برای پیش‌بینی افزایش یا کاهش تولید ناشی از عبور ابرها یا تغییرات آب‌وهوا استفاده کنند.

این افزایش قابلیت پیش بینی به خورشید اجازه می دهد تا به نسبت های بالاتری از ترکیب انرژی برسد. همانطور که انرژی خورشیدی قابل پیش بینی تر می شود، اپراتورهای شبکه باید نیروگاه های سوخت فسیلی کمتری را ذخیره کنند و جریمه های کمتر برای تولید بیش از حد یا کمتر به این معنی است که پروژه های حاشیه ای بیشتری باز می شوند.

با استفاده از کاتالوگ پشتی تصاویر ماهواره ای، توانستیم تاریخ نصب را برای 30 درصد امکانات تخمین بزنیم. داده هایی مانند این به ما امکان می دهد شرایط دقیقی را که منجر به انتشار انرژی خورشیدی می شود مطالعه کنیم و به دولت ها کمک می کند یارانه های بهتری برای تشویق رشد سریعتر طراحی کنند.

نویسندگان مکان تأسیسات خورشیدی را با داده‌های مربوط به کاربری زمین مقایسه کردند تا بدانند قبلاً چه چیزی وجود داشته است. زمین زراعی (قهوه ای روشن) به راحتی رایج ترین بود. Kruitwagen و همکاران، Nature

دانستن محل استقرار یک تاسیسات همچنین به ما امکان می دهد تا پیامدهای ناخواسته رشد تولید انرژی خورشیدی را مطالعه کنیم. در مطالعه ما متوجه شدیم که نیروگاه های خورشیدی اغلب در مناطق کشاورزی و پس از آن در مراتع و بیابان ها قرار دارند.

این امر نیاز به بررسی دقیق تأثیری را که افزایش ده برابری ظرفیت تولید PV خورشیدی در دهه‌های آینده بر سیستم‌های غذایی، تنوع زیستی و زمین‌های مورد استفاده توسط جمعیت‌های آسیب‌پذیر خواهد داشت، برجسته می‌کند. سیاست‌گذاران می‌توانند مشوق‌هایی را برای نصب تولیدات خورشیدی بر روی پشت بام‌ها که باعث رقابت کمتر در استفاده از زمین یا دیگر گزینه‌های انرژی تجدیدپذیر می‌شوند، فراهم کنند.