محدود کردن گرمایش جهانی به ۱.۵ درجه سانتیگراد مستلزم کاهش ۴۵ درصدی انتشار گازهای گلخانهای از سطح سال ۲۰۱۰ تا ۲۰۳۰ و انتشار صفر خالص تا ۲۰۵۰ و مستلزم گذار سریع از سوختهای فسیلی به انرژیهای تجدیدپذیر است. انرژیهای تجدیدپذیر از سال ۲۰۱۱، با نرخ متوسط سالانه ۶.۱ درصد گسترش یافتهاند و ۲۹.۱ درصد(۸۴۴۰ تراوات ساعت) از برق جهانی در سال ۲۰۲۳ را تامین میکنند.
پتانسیل توسعه در فناوریهای مختلف متفاوت است؛ انرژی برقآبی، زمینگرمایی و جزر و مد با محدودیتهای زیستمحیطی و جغرافیایی مواجه هستند، در حالی که انرژی خورشیدی و بادی مقیاسپذیری بیشتری با موانع کمتری ارائه میدهند. فناوری فتوولتائیک خورشیدی(PV) با پیشرفت در مواد سلولی، تولید خودکار، استقرار در مقیاس بزرگ و کاهش شدید هزینهها، پیشرو این گذار بوده است.
در طول دهه گذشته، قیمت ماژولهای فتوولتائیک به شدت کاهش یافته و آن را به مقرونبهصرفهترین منبع برق تبدیل کرده است که با یارانهها، مشوقهای مالیاتی و سیاستهای تجاری مطلوب پشتیبانی میشود.
فتوولتائیک در سال ۲۰۲۳، میزان ۷۵ درصد از افزایش ۵۱۰ گیگاواتی ظرفیت تجدیدپذیر جهانی را به خود اختصاص داده است. این رشد سریع، با فرض اینکه ظرفیت جدید فتوولتائیک جایگزین تولید زغالسنگ شود، پیشبینیهایی را در مورد مزایای قابل توجه آبوهوا و کیفیت هوا برانگیخته است، با این حال، میزان جایگزینی سوختهای فسیلی با انرژیهای تجدیدپذیر در عمل هنوز مشخص نیست. مشخص شدن اینکه آیا توسعه فتوولتائیک به جایگزینی سوختهای فسیلی تبدیل میشود و مزایای پیشبینیشده را ارائه میدهد یا خیر، برای ردیابی پیشرفت به سمت اهداف انتشار صفر خالص ضروری است.
انرژی خورشیدی فتوولتائیک، مسیر انرژی کم کربن ارائه میدهد، با انتشار گازهای گلخانهای در چرخه عمر که به مراتب کمتر از تولید برق با سوخت زغال سنگ مجهز به سیستم جذب و ذخیره کربن است. از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۹، استقرار جهانی فتوولتائیک از انتشار حدود ۱.۳ گیگاتن دیاکسیدکربن(CO۲) جلوگیری کرد.
تامین ۴۰ درصد از تقاضای برق با استفاده از انرژی خورشیدی از سال ۲۰۲۰ تا ۲۰۶۰ میتواند تا ۲۰۵ گیگاتن انتشار گازهای آلاینده را کاهش دهد، همچنین انرژی خورشیدی پشتبام به تنهایی میتواند دمای جهانی را تا سال ۲۰۵۰ از طریق جلوگیری از انتشار گازهای گلخانهای ۰.۰۵ تا ۰.۱۳ درجه سانتیگراد کاهش دهد.
جایگزینی سوختهای فسیلی با انرژی خورشیدی، آلایندههای هوا مانند دیاکسیدگوگرد(SO۲)، اکسیدهای نیتروژن(NOx) و ذرات معلق ریز(PM۲.۵) را کاهش میدهد و مزایای فوری برای سلامتی، به ویژه در مناطقی با آلودگی پایه بالا به همراه دارد. این دستاوردهای اقلیمی و کیفیت هوا به میزان جایگزینی برق خورشیدی به جای مکمل تولید مبتنی بر سوخت فسیلی بستگی دارد.
هرچند جایگزینی کامل سوختهای فسیلی با انرژیهای تجدیدپذیر تاثیر بیشتری در کاهش آسیبهای زیستمحیطی دارد اما مکملسازی آشکار، استفاده از انرژیهای پاک در کنار سوختهای فسیلی، نیز میتواند سودمند باشد، زیرا از افزایش مصرف سوختهای فسیلی میکاهد زیرا در غیر این صورت با رشد تقاضای انرژی همراه خواهد بود. برعکس، اگر استفاده از سوختهای فسیلی بدون تغییر بماند یا در کنار انرژیهای تجدیدپذیر گسترش یابد، پتانسیل کاهش موثر گذار کاهش مییابد. در عمل، این فرآیند جایگزینی بسیار ناکارآمد بوده و شواهد نشان میدهد که در سطح جهانی، برای جایگزینی یک واحد انرژی فسیلی، ممکن است بیش از ۶ واحد انرژی تجدیدپذیر مورد نیاز باشد. این ناکارآمدی تا حد زیادی نشاندهنده افزایش تقاضای کلی انرژی و وابستگی سیستمی به زیرساختهای سوخت فسیلی است که جایگزینی بین انرژیهای تجدیدپذیر و فسیلی را کاهش میدهد.
این وابستگی با مشوقهای سیاستی مداوم برای سوختهای فسیلی بیشتر تقویت میشود، با وجود تعهدات مکرر، اصلاحات یارانهای سوختهای فسیلی از سال ۲۰۱۶ اغلب کوتاهمدت بودهاند و در اکثر کشورهای اصلی یارانهدهنده، حمایت از زغالسنگ یا بدون تغییر مانده یا افزایش یافته است.
این افزایش مجدد مصرف زغال سنگ نه فقط موجب افزایش انتشار گازهای گلخانهای میشود، بلکه با کاهش کیفیت هوا، عملکرد خورشیدی را نیز مختل میکند، زیرا انتشار گازهای جوی حاصل از تولید برق با سوخت زغال سنگ، بهطور مستقیم تابش سطحی را کاهش میدهد. هنگامی که این نیروگاههای زغال سنگ بهعنوان پشتیبان در دورههای کم بودن خروجی خورشیدی به مدار میآیند، انتشار گازهای گلخانهای آنها میتواند آلودگی را بیشتر تشدید کرده و دورههای کم نوری خورشید را طولانیتر کند و بازگشت تابش سطحی حتی زمانی که شرایط هواشناسی بهبود مییابد را به تاخیر بیندازد. این کاهش با پراکنده شدن ذرات و جذب تابش ورودی رخ میدهد. تاثیر مستقیمی که مشخص شده است بازده انرژی فتوولتائیک سالانه را بیش از ۲۰ درصد در مناطق بسیار آلوده مانند شرق چین و شمال هند کاهش میدهد.
آئروسلها همچنین میکروفیزیک، بازتابپذیری و پوشش ابر را تغییر میدهند و از طریق تاثیرات غیرمستقیم، تابش سطحی را بیشتر از بین میبرند. این کاهش، خطر اختلال در یک حلقه بازخورد مثبت را به همراه دارد که در آن استقرار انرژی خورشیدی باید وابستگی به سوختهای فسیلی را کاهش داده و کیفیت هوا را بهبود بخشد که به نوبه خود عملکرد فناوری فتوولتائیک خورشیدی را برای تقویت انتقال انرژی افزایش میدهد. این فرایند فرصت تشخیصی ارائه میدهد که روند کاهش فناوری فتوولتائیک خورشیدی ناشی از آئروسل ممکن است نشان دهد آیا انرژی خورشیدی جایگزین زغال سنگ میشود یا صرفا در کنار آن گسترش مییابد.
تشخیص این سیگنال همچنان چالشبرانگیز است. بیشتر تحقیقات موجود الگوهای تابش گسترده را بدون در نظر گرفتن تغییرات مکانی و زمانی در استقرار فناوری فتوولتائیک خورشیدی تجزیهوتحلیل میکنند. چنین رویکردهایی کافی نیستند زیرا مکانیابی فناوری فتوولتائیک خورشیدی نه فقط نشاندهنده در دسترس بودن منابع خورشیدی، بلکه مشوقهای سیاستی، زیرساختها و محدودیتهای کاربری زمین نیز هست. بنابراین، ثبت سیگنال جابجایی فسیلی نیازمند یک تحلیل مکانی صریح و در سطح تاسیسات است که شرایط جوی را به روندهای واقعی در تولید و تلفات انرژی فناوری فتوولتائیک خورشیدی مرتبط کند.
آئروسلها تولید جهانی انرژی فناوری فتوولتائیک را در سال ۲۰۲۳ به میزان ۵.۸ درصد(۱۱۱ تراوات ساعت) کاهش دادهاند. از سال ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۳، تلفات سالانه انرژی فتوولتائیک ناشی از آئروسل از سیستمهای موجود، بهطور متوسط، معادل یک سوم انرژی اضافه شده توسط تاسیسات جدید فتوولتائیک بود.
در چین، آئروسلها بیشترین تلفات انرژی فتوولتائیک سراسر جهان را ایجاد کردند و تولید فتوولتائیک ملی را در سال ۲۰۲۳ به میزان ۷.۷ درصد کاهش دادند. نسبت تلفات به رشد سالانه مربوطه بهطور متوسط ۳۸ درصد و اغلب از ۵۰ درصد فراتر رفته است. با وجود گسترش مداوم زغال سنگ، تلفات انرژی فتوولتائیک از سال ۲۰۱۷ به دلیل کنترلهای سختگیرانهتر انتشار، ۱.۴ درصد در سال کاهش یافته است.
براساس گزارش نیچر، با توجه به سرعت پایین حذف تدریجی زغال سنگ در جهان، این نتایج نشاندهنده محدودیتی در عملکرد انرژی خورشیدی است که اگر در نظر گرفته نشود، میتواند به تخمین بیش از حد سیستماتیک سهم این گذار در اهداف اقلیمی و کیفیت هوا منجر شود.
انتهای پیام
