Elektrownie węglowe ograniczają produkcję z fotowoltaiki. Jak to możliwe?

• Węgiel zabiera 5,8% słońca. W skali globalnej zanieczyszczenia powietrza (aerozole) zmniejszyły światową produkcję energii z fotowoltaiki aż o 5,8% w samym tylko 2023 roku.
  
• Marnujemy jedną trzecią postępu. Straty energii wywołane przez smog były tak ogromne, że odpowiadały niemal jednej trzeciej całkowitej czystej mocy dodanej do globalnej sieci poprzez nowe instalacje słoneczne w tym samym roku.
  
• Miliardy kilowatogodzin w błoto.Blokowanie światła przez aerozole i powiązane z nimi chmury kosztowało nas utratę 111 TWh energii w 2023 roku co stanowi równowartość rocznej produkcji kilkunastu konwencjonalnych elektrowni.

Transformacja energetyczna na świecie nabiera bezprecedensowego tempa. Nowe farmy słoneczne wyrastają jak grzyby po deszczu, obiecując czystą i tanią energię. W powszechnej opinii scenariusz jest prosty. Im więcej zainstalujemy paneli PV, tym szybciej wyprzemy z rynku brudny węgiel. Badania ujawniają jednak ponurą rzeczywistość. Naukowcy wykazali, że tradycyjne elektrownie węglowe czynnie sabotują rozwój odnawialnych źródeł energii. Emitowane przez nie zanieczyszczenia powietrza tworzą nad naszymi głowami barierę, która drastycznie ogranicza wydajność paneli słonecznych, generując gigantyczne straty energii w skali globalnej.

Jak elektrownie węglowe zaciemniają słońce? 

Dotychczas wpływ spalania paliw kopalnych na fotowoltaikę rozpatrywano głównie przez pryzmat globalnego ocieplenia i zmian pogodowych. Naukowcy z University of Oxford i ich międzynarodowy zespół wykazali jednak bezpośredni, fizyczny mechanizm blokowania docierającego do nas światła. Podczas spalania węgla w tradycyjnych elektrowniach do atmosfery trafiają olbrzymie ilości tzw. aerozoli – mikroskopijnych cząstek stałych
i płynnych (w tym związków siarki i pyłów PM2,5 czy PM10). Aerozole te działają jak gigantyczny, półtransparentny filtr rozciągnięty nad całymi regionami. Rozpraszają i pochłaniają promieniowanie słoneczne, zanim te zdąży dotrzeć do powierzchni ziemi. Dodatkowo, cząstki te zmieniają strukturę chmur, czyniąc je gęstszymi i trwalszymi, co jeszcze bardziej potęguje problem. W rezultacie do paneli fotowoltaicznych dociera znacznie mniej fotonów, a efektywność produkcji prądu drastycznie spada.

Faktyczna skala problemu

Aby dowieść postawionej tezy, badacze wykorzystali zaawansowane modele atmosferyczne, systemy uczenia maszynowego oraz precyzyjne dane satelitarne. Przeanalizowano pracę ponad 140 tysięcy instalacji fotowoltaicznych na całym świecie.Wyniki okazały się alarmujące. Łączne straty energii wywołane chmurami i zanieczyszczeniami przemysłowymi sięgnęły w 2023 roku aż 515 TWh. Sama warstwa smogu i aerozoli, w dużej mierze generowana przez sektor węglowy, odcięła z tego 111 TWh. Zamiast czystego prądu, otrzymaliśmy zatem niewykorzystany potencjał, zablokowany przez unoszące się
w powietrzu toksyny.

Chiny jako epicentrum kryzysu i paradoks modernizacji

Najbardziej uderzające przykłady tego zjawiska odnotowano w Chinach. Państwo Środka jest światowym liderem zarówno pod względem instalowania paneli fotowoltaicznych jak i spalania węgla. Co ciekawe, badanie wskazuje na pewną poprawę sytuacji w ostatnich latach, jednak nie wynika ona ze zmniejszenia liczby elektrowni węglowych, lecz z wprowadzenia w Chinach niezwykle surowych norm oraz regularnych kontroli.
Gdy chińskie elektrownie zaczęły instalować nowoczesne filtry wychwytujące pyły i związki siarki, niebo nad prowincjami stało się czystsze, a wydajność okolicznych farm fotowoltaicznych zauważalnie wzrosła. To dowód na to, jak bezpośrednio czystość powietrza przekłada się na zyski z OZE.

• Zobacz również: Przejmą kontrolę nad Twoją fotowoltaiką? Rząd chce dać operatorom taką możliwość

Czy w Polsce również występuje ten problem?

Jesteśmy unijnym liderem, jeśli chodzi o zależność od węgla (kamiennego i brunatnego), z którego wciąż produkujemy większość energii elektrycznej. Nasze elektrownie, jak Bełchatów czy Kozienice, stale emitują do atmosfery dwutlenek siarki, tlenki azotu oraz pyły zawieszone. Te substancje to właśnie aerozole, które formują nad krajem barierę ograniczającą dopływ bezpośredniego światła słonecznego do paneli. Dane ukazują, iż uzysk z instalacji PV na Górnym Śląsku jest niższy o około 10% względem reszty Polski. 

Podwójna korzyść z dekarbonizacji

Wyniki najnowszych badań dają zupełnie nowe spojrzenie na strategię planowania miksu energetycznego. Do tej pory zamykanie elektrowni węglowych argumentowano redukcją emisji CO₂ i ochroną zdrowia ludzi. Teraz zyskaliśmy twardy dowód ekonomiczny
i technologiczny na to, że wyłączenie węgla radykalnie zwiększy produktywność już istniejącej fotowoltaiki. Dla przyszłych inwestorów płynie stąd jasny wniosek – planując transformację energetyczną, nie można patrzeć wyłącznie na liczbę gigawatów zanotowanych w projektach. Sam wzrost mocy zainstalowanej w OZE nie przyniesie oczekiwanych rezultatów, jeśli panele będą zmuszone pracować w cieniu węglowego smogu. Maksymalna efektywność zielonej energii nastąpi dopiero wtedy, gdy całkowicie odetniemy źródła emisji duszące naszą atmosferę.

Źródła: nature sustainability i własne