Китай смог бы получать на 12% солнечной энергии больше, если бы не смог

Ученые проанализировали данные об уровне солнечной радиации и прозрачности атмосферы и сделали вывод о том, что солнечные батареи давали бы КНР гораздо больше энергии, если бы не загрязненный воздух.

Получается, что переход на возобновляемые источники электричества может помочь им же: чем меньше доля угля, тем меньше сажи в небе и помех фотоэлементам.

Солнечная энергетика в Китае активно развивается: сегодня эта страна держит первое место по суммарной установленной мощности в этой отрасли, то есть по тому, сколько энергии могли бы выдать все солнечные батареи страны при благоприятных условиях. В 2017 году этот показатель превысил отметку в 130 гигаватт, однако средняя мощность солнечной энергетики из-за погоды (а также, разумеется, из-за вычета ночного времени) была лишь на уровне 17% от установленной. К апрелю 2019 года установленная мощность перевалила уже за 170 ГВт, и за 2018 год солнечная энергетика дала Китаю 178 тераватт-часов. 

Последняя цифра выглядит не так впечатляюще на фоне китайских ТЭЦ с их почти 7000 тераватт-часов, однако это близко к суммарной выработке российских гидроэлектростанций (194) и АЭС (204). А если учесть темпы роста, то солнечные батареи Поднебесной могут обогнать российские ГЭС и АЭС уже в этом году: в 2018-м китайские энергосети получили от солнца на 50% больше энергии, чем в 2017-м. 

Такой стремительный рост вкупе с не менее бурным развитием ветроэлектростанций (+20% к выработке за год), с одной стороны, позволяет рассчитывать в скором времени на «озеленение» энергетики крупнейшей экономики мира. С другой же стороны, возможности солнечных батарей ограничены, причем не только облаками и уходом солнца за горизонт. Загрязнение атмосферы вызывает смог, который поглощает часть солнечных лучей и тем самым снижает и без того не самую высокую эффективность фотоэлементов.

В новой работе международная группа ученых разбиралась во влиянии смога на энергию, которую собирают солнечные батареи. Исследователи воспользовались данными метеонаблюдений в разных частях Китая и пришли к выводу, что в 1960-е годы такие установки могли бы (если бы их к тому моменту строили) выдавать электричество с коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ) около 16%. Это значит, что батареи, которые при оптимальных условиях могут выдать киловатт, в среднем выдают всего 160 ватт. И это еще неплохой показатель. В 2016 году, по оценкам ученых, КИУМ составил уже 15%, хотя в прошлые годы он проседал еще ниже — до 14,5% на рубеже XX и XXI столетий.

Для сравнения: КИУМ у лучших и давно работающих АЭС составляет около 90%, а у китайских ТЭЦ он составил около 55%. Последнее, впрочем, не означает, что у них низкая эффективность, так как ТЭЦ могут оперативно менять свою мощность и их специально делают с запасом. Установленная мощность ТЭС тоже вдвое выше среднейза год. 

Ученые считают, что загрязнение воздуха «украло» у жителей Китая примерно 12-13% того электричества, которое могли бы выработать активно строящиеся солнечные электростанции. В абсолютных числах это около 14 тераватт-часов за 2016 год. Столько выдает крупнейшая АЭС России (Балаковская) чуть более чем за пять месяцев, и столько производит за всю зиму ГЭС «Три ущелья» — крупнейшая не только в Китае, но и в мире.

Авторы нового исследования со ссылкой на анализ Всемирного банка в 2016 году пишут, что потери китайской экономики от смога уже достигали полутора триллионов долларов. Поэтому получение дополнительной энергии от солнца они рассматривают лишь как один из положительных (хотя и немаловажных) побочных эффектов. Если ситуация с чистотой воздуха не изменится и при этом доля солнечной энергетики вырастет в соответствии с прогнозами, то в 2030 году смог лишит Китай уже 50 тераватт-часов в год. Это составляет около одного процента от всей потребляемой в стране электроэнергии. Соответственно, столько можно и получить за счет мер по уменьшению загрязненности атмосферы: чистый воздух даст электроэнергии больше, чем абсолютное большинство электростанций мира может выдать по отдельности.

У оптимистичного сценария есть некоторые предпосылки. Регулирование работы угольных ТЭС в Китае смогло привести к снижению выбросов сажи и оксида серы в начале нулевых годов. Но с тех пор уровень выбросов сажи остается примерно на одном уровне, поскольку улучшение технологии сжигания угля и очистки дыма нивелируется за счет открытия новых электростанций. В относительных показателях китайская теплоэнергетика прибавляет менее шести процентов установленной мощности в год, но в абсолютных числах речь идет о десятках гигаватт. Выход ветряной и солнечной энергетики в лидеры с одновременным вытеснением ископаемого топлива возможен, однако это произойдет, как считает большинство ученых, не ранее 2050 года. 

Источник

Интересное по теме