Исследование: загрязнение от угольных ТЭС замедляет рост солнечной генерации

Исследователи из Китая, Великобритании и Австралии выявили ранее недооцененный фактор, замедляющий глобальный переход к солнечной энергетике: загрязнение воздуха от угольных электростанций снижает эффективность солнечных панелей. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Sustainability, в 2023 г. аэрозольное загрязнение сократило мировую выработку солнечной электроэнергии на 5,8%, или примерно на 111 ТВт/ч.

Авторы работы проанализировали более 140 000 солнечных электростанций по всему миру, используя спутниковые данные и модели машинного обучения. Исследователи пришли к выводу, что ежегодные потери солнечной генерации из-за аэрозолей в среднем эквивалентны почти одной трети энергии, которую дают новые вводимые фотоэлектрические мощности.

Главной проблемой авторы исследования называют выбросы угольной генерации. Частицы сульфатов, образующиеся при выбросах диоксида серы (SO2) на угольных ТЭС, рассеивают и поглощают солнечное излучение, снижая количество света, достигающего панелей. Дополнительный вклад вносят оксиды азота, мелкодисперсная пыль и углеродные аэрозоли.

Наиболее заметен эффект в Китае – крупнейшем мировом производителе солнечной энергии. В 2023 г. страна выработала около 793,5 ТВт/ч солнечной электроэнергии, однако из-за аэрозольного загрязнения потери составили 61,3 ТВт/ч – более половины всех глобальных потерь такого рода. В среднем загрязнение сократило китайскую солнечную генерацию на 7,7%. При этом исследование фиксирует парадоксальную тенденцию: несмотря на продолжающийся рост угольной генерации, потери солнечной энергии в Китае постепенно уменьшаются. С 2013 г. по 2023 г. они снижались примерно на 1,4% ежегодно. Авторы связывают это не с отказом от угля, а с ужесточением экологических требований к электростанциям и масштабной модернизацией мощностей по стандартам ультранизких выбросов.

В США ситуация иная. Потери солнечной генерации от аэрозолей там составили лишь 3,1%. Исследователи объясняют это как более низким уровнем загрязнения, так и меньшим совпадением географии угольных и солнечных электростанций. В Китае же солнечные станции часто располагаются вблизи крупных угольных мощностей, включая западные пустынные регионы, активно осваиваемые под возобновляемые источники энергии (ВИЭ).

Авторы работы подчеркивают, что проблема носит не только экологический, но и экономический характер. По их оценке, загрязнение воздуха фактически снижает отдачу от инвестиций в солнечную энергетику и может приводить к систематической переоценке климатического эффекта энергетического перехода.

«Сохранение угольной генерации – это не просто рыночное препятствие для возобновляемой энергетики. Это прямой физический барьер, ухудшающий производительность солнечных электростанций», – отмечается в исследовании.

По оценкам ученых, глобальные потери солнечной генерации из-за облаков и аэрозолей в 2023 г. достигли 515 ТВт/ч, что сопоставимо с годовой выработкой 84 угольных электростанций мощностью 1 ГВт каждая. Авторы предупреждают, что значение этого фактора будет расти по мере увеличения спроса на электроэнергию. Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует рост мирового энергопотребления почти на 4% в год до 2027 г. – в том числе из-за развития искусственного интеллекта (ИИ), промышленности и электрификации транспорта. В этих условиях многие страны продолжают рассматривать угольные станции как резервную мощность для нестабильной солнечной и ветровой генерации.