Dėl karštesnės planetos saulės energija bus mažiau efektyvi

Saulės energija yra ekologiškas, atsinaujinantis energijos šaltinis ir svarbus būdas sumažinti planetos priklausomybę nuo iškastinio kuro. Tikimasi, kad šis ir kiti atsinaujinantys šaltiniai gali padėti pakeisti šildymą, kuris kelia grėsmę mūsų klimatui.

Tačiau yra problema: klimato kaita greičiausiai turės didelį poveikį saulės energijos gamybai, ypač dėl skirtingose ​​pasaulio vietose besikeičiančios saulės šviesos kiekio. Kai kurios vietovės matys daugiau saulės šviesos, o kitos mažiau dėl debesų dangos pasikeitimo, atmosferos vandens kiekio, aerozolių ir pan. Daugumoje vietų bus didesnis kintamumas.

Tikslius pokyčius konkrečiose vietose sunku apskaičiuoti. Štai kodėl mokslininkai, politikos formuotojai, energijos tiekėjai ir kiti stengiasi numatyti, kaip bus paveikta jų teritorija.

Šiandien Ianas Petersas ir Tonio Buonassisi iš MIT parodo, kodėl reikia atsižvelgti į kitą veiksnį: temperatūrą. Fotovoltinių elementų galia mažėja, kai jie įkaista. Tačiau menkai suprantama, kaip tai pasisuks planetai šylant, todėl Petersas ir Buonassisi įsikiša.

Fotovoltiniai elementai sukuria srovę, kai saulės šviesa perduoda energiją medžiagoje esantiems elektronams. Šis procesas taip pat sukuria teigiamai įkrautas skyles struktūroje, kurios teka priešinga elektronams kryptimi.

Svarbus fotovoltinių elementų efektyvumo veiksnys yra greitis, kuriuo elektronai rekombinuojasi su skylutėmis – procesas, kuris pašalina juos iš laidumo juostos ir taip sumažina galią. Šis greitis labai jautrus temperatūrai: kuo karštesnis, tuo didesnis rekombinacijos greitis.

Tikėtina, kad tai vaidins svarbų vaidmenį planetai šylant, sako Petersas ir Buonassisi. Jie apskaičiavo, kad vidutiniškai fotovoltinė galia sumažėja 0,45% kiekvieną kartą padidinus temperatūrą.

Tada jie tiria šio pokyčio poveikį, naudodami temperatūros pokytį, kurį numatė Tarptautinė klimato kaitos komisija. IPCC pateikė keletą prognozių, pagrįstų skirtingais būsimų šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų įvertinimais. Petersas ir Buonassisi taiko vadinamąjį Reprezentatyvaus koncentracijos kelio 4.5 scenarijų, pagal kurį išmetamų teršalų kiekis pasiekia aukščiausią tašką 2040 m., o vidutinę pasaulinę temperatūrą padidina 1,8 laipsnio Kelvino iki 2100 m.

Jie teigia, kad temperatūra pakyla beveik visur mūsų planetos sausumos masyve, todėl energijos gamyba mažėja visur. Tačiau kai kurios sritys bus blogesnės nei kitos. Ypač paveiktos teritorijos yra pietinės JAV, Pietų Afrika ir Centrinė Azija.

Jie toliau sukuria pasaulinį žemėlapį, kuriame parodytas galios pokyčio mastas bet kurioje srityje.

Žinoma, mokslininkai atkreipia dėmesį į keletą įspėjimų. Jie sako, kad kiti veiksniai taip pat turės įtakos fotovoltinių elementų galiai. Visų pirma, krentančios saulės šviesos kiekis priklausys nuo debesuotumo ir atmosferos vandens kiekio (t. y. drėgmės).

Ir jie nurodo, kad -0,45 %/K skaičius, kurį jie naudoja apskaičiuodami išėjimo galios sumažėjimą, yra tik reprezentatyvus skaičius. Medžiagų mokslo proveržiai ateityje gali jį gerokai pakeisti. Pavyzdžiui, medžiagų, turinčių didesnį juostos tarpą, pavyzdžiui, kadmio telurido, efektyvumo kritimas žymiai mažesnis.

Nepaisant to, žinia yra aiški. Dėl visuotinio atšilimo kai kuriose vietose žymiai sumažės energijos, kurią gali pagaminti fotovoltiniai elementai. Ir į tai reikės atsižvelgti planuojant būsimą energetiką.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1908.00622 : Visuotinio atšilimo poveikis silicio fotovoltinės energijos išeigai 2100 m

paslėpti