Bron: theconversation.com
Een verbazingwekkende daling van 82 procent van de kosten van fotovoltaïsche zonne-energie (PV) sinds 2010 heeft de wereld een strijdbare kans gegeven om een emissievrij energiesysteem te bouwen dat misschien minder duur is dan het fossiele brandstofsysteem dat het vervangt.
Het Internationaal Energie Agentschap voorspelt dat de opwekkingscapaciteit van PV-zonnecellen tegen 2040 tienvoudig moet groeien als we de dubbele taak willen vervullen, namelijk het verlichten van de wereldwijde armoede en het beperken van de opwarming tot ruim onder de 2 graden.
Er blijven kritieke uitdagingen. Zonne-energie is "intermitterend", aangezien zonneschijn gedurende de dag en tussen seizoenen varieert, dus energie moet worden opgeslagen voor wanneer de zon niet schijnt. Er moet ook beleid worden ontwikkeld om ervoor te zorgen dat zonne-energie de verste uithoeken van de wereld bereikt en de plaatsen waar deze het hardst nodig is. En er zullen onvermijdelijke compromissen zijn tussen zonne-energie en ander gebruik voor hetzelfde land, inclusief natuurbehoud en biodiversiteit, landbouw en voedselsystemen, en gemeenschaps- en inheems gebruik.
Collega's en ik hebben nu in het tijdschrift Nature de eerste wereldwijde inventarisatie van grote zonne-energieopwekkingsinstallaties gepubliceerd. "Groot" verwijst in dit geval naar installaties die ten minste 10 kilowatt genereren wanneer de zon op zijn hoogtepunt is. (Een typische kleine residentiële dakinstallatie heeft een capaciteit van ongeveer 5 kilowatt).
We bouwden een machine learning-systeem om deze faciliteiten in satellietbeelden te detecteren en implementeerden het systeem vervolgens op meer dan 550 terabyte aan beelden met behulp van verschillende mensenlevens aan computergebruik.
We doorzochten bijna de helft van het landoppervlak van de aarde en filterden afgelegen gebieden ver van menselijke populaties. In totaal hebben we 68.661 zonne-installaties gedetecteerd. Gebruikmakend van het gebied van deze faciliteiten, en rekening houdend met de onzekerheid in ons machine learning-systeem, krijgen we eind 2018 een globale schatting van 423 gigawatt aan geïnstalleerde opwekkingscapaciteit. Dit komt zeer dicht in de buurt van de schatting van het International Renewable Energy Agency (IRENA) van 420 GW voor dezelfde periode.
De groei van zonne-energie volgen
Uit ons onderzoek blijkt dat de capaciteit voor het opwekken van zonne-energie tussen 2016 en 2018 met maar liefst 81 procent is gegroeid, de periode waarvoor we beelden met een tijdstempel hadden. De groei werd vooral aangevoerd door stijgingen in India (184 procent), Turkije (143 procent), China (120 procent) en Japan (119 procent).
De faciliteiten varieerden in grootte van uitgestrekte woestijninstallaties op gigawattschaal in Chili, Zuid-Afrika, India en Noordwest-China, tot commerciële en industriële dakinstallaties in Californië en Duitsland, landelijke patchworkinstallaties in North Carolina en Engeland, en stedelijke patchworkinstallaties in Zuid-Korea en Japan.
Zonne-energie vermengd met rijstvelden op teruggewonnen land in Zuid-Korea. Voorraad voor jou / shutterstock
De voordelen van gegevens op faciliteitsniveau
Aggregaten op landniveau van onze dataset komen zeer dicht in de buurt van IRENA's statistieken op landniveau, die worden verzameld via vragenlijsten, landfunctionarissen en brancheverenigingen. In vergelijking met andere datasets op faciliteitsniveau pakken we enkele kritieke dekkingslacunes aan, met name in ontwikkelingslanden, waar de verspreiding van zonne-PV van cruciaal belang is voor het uitbreiden van de toegang tot elektriciteit en het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen. Zowel in ontwikkelde landen als in ontwikkelingslanden bieden onze gegevens een gemeenschappelijke benchmark die onpartijdig is door rapportage van bedrijven of overheden.
Georuimtelijk gelokaliseerde data is van cruciaal belang voor de energietransitie. Netbeheerders en deelnemers aan de elektriciteitsmarkt moeten precies weten waar zonne-installaties zich bevinden om nauwkeurig te weten hoeveel energie ze opwekken of zullen opwekken. Opkomende in-situ of externe systemen zijn in staat om locatiegegevens te gebruiken om verhoogde of verminderde opwekking te voorspellen, veroorzaakt door bijvoorbeeld voorbijtrekkende wolken of veranderingen in het weer.
Door deze verhoogde voorspelbaarheid kan zonne-energie een groter deel van de energiemix bereiken. Naarmate zonne-energie voorspelbaarder wordt, zullen netbeheerders minder elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen in reserve moeten houden, en minder boetes voor over- of ondergeneratie zullen betekenen dat er meer marginale projecten zullen worden ontgrendeld.
Met behulp van de back-catalogus van satellietbeelden konden we de installatiedatums schatten voor 30 procent van de faciliteiten. Dergelijke gegevens stellen ons in staat om de precieze omstandigheden te bestuderen die leiden tot de verspreiding van zonne-energie, en zullen overheden helpen om subsidies beter te ontwerpen om snellere groei te stimuleren.
De auteurs vergeleken de locaties van de zonne-installaties met gegevens over landgebruik, om erachter te komen wat er eerder was. Akkerland (lichtbruin) was gemakkelijk de meest voorkomende. Kruitwagen et al, Nature
Door te weten waar een voorziening zich bevindt, kunnen we ook de onbedoelde gevolgen van de groei van de opwekking van zonne-energie bestuderen. In ons onderzoek ontdekten we dat zonne-energiecentrales het vaakst in landbouwgebieden staan, gevolgd door graslanden en woestijnen.
Dit benadrukt de noodzaak om zorgvuldig de impact te overwegen die een tienvoudige uitbreiding van de opwekkingscapaciteit van zonne-PV zal hebben in de komende decennia op voedselsystemen, biodiversiteit en land dat wordt gebruikt door kwetsbare bevolkingsgroepen. Beleidsmakers kunnen prikkels geven om in plaats daarvan zonne-energie op daken te installeren, wat leidt tot minder concurrentie op het gebied van landgebruik, of andere opties voor hernieuwbare energie.