Quelle: theconversation.com
Ein erstaunlicher Rückgang der Kosten für photovoltaische (PV) Energie um 82 Prozent seit 2010 hat der Welt die Chance gegeben, ein emissionsfreies Energiesystem zu bauen, das möglicherweise weniger kostspielig ist als das mit fossilen Brennstoffen betriebene System, das es ersetzt.
Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass die PV-Solarerzeugungskapazität bis 2040 verzehnfacht werden muss, wenn wir die doppelte Aufgabe erfüllen wollen, die globale Armut zu lindern und die Erwärmung auf deutlich unter 2 Grad zu begrenzen.
Kritische Herausforderungen bleiben bestehen. Solar ist „intermittierend“, da die Sonneneinstrahlung tagsüber und über die Jahreszeiten hinweg variiert, sodass Energie gespeichert werden muss, wenn die Sonne nicht scheint. Die Politik muss auch so gestaltet sein, dass die Solarenergie bis in die entlegensten Winkel der Welt und an die Orte gelangt, an denen sie am dringendsten benötigt wird. Und es wird unvermeidliche Kompromisse zwischen Solarenergie und anderen Nutzungen desselben Landes geben, einschließlich Naturschutz und Biodiversität, Landwirtschaft und Ernährungssystemen sowie kommunaler und indigener Nutzung.
Kollegen und ich haben jetzt in der Fachzeitschrift Nature die erste weltweite Bestandsaufnahme großer Anlagen zur Erzeugung von Solarenergie veröffentlicht. „Groß“ bezieht sich in diesem Fall auf Anlagen, die bei maximaler Sonneneinstrahlung mindestens 10 Kilowatt erzeugen. (Eine typische kleine Hausdachinstallation hat eine Kapazität von etwa 5 Kilowatt).
Wir haben ein maschinelles Lernsystem entwickelt, um diese Einrichtungen in Satellitenbildern zu erkennen, und das System dann auf über 550 Terabyte an Bildern implementiert, wobei wir mehrere Computerlebensdauern von Menschen verwendet haben.
Wir haben fast die Hälfte der Landoberfläche der Erde abgesucht und abgelegene Gebiete weit entfernt von menschlicher Bevölkerung herausgefiltert. Insgesamt haben wir 68.661 Solaranlagen entdeckt. Unter Verwendung der Fläche dieser Anlagen und unter Berücksichtigung der Unsicherheit in unserem maschinellen Lernsystem erhalten wir Ende 2018 eine globale Schätzung von 423 Gigawatt installierter Erzeugungskapazität. Dies kommt der Schätzung der International Renewable Energy Agency (IRENA) sehr nahe von 420 GW für den gleichen Zeitraum.
Dem Wachstum der Solarenergie auf der Spur
Unsere Studie zeigt, dass die PV-Erzeugungskapazität zwischen 2016 und 2018, dem Zeitraum, für den wir Zeitstempelbilder hatten, um bemerkenswerte 81 Prozent gewachsen ist. Das Wachstum wurde insbesondere von Zuwächsen in Indien (184 Prozent), der Türkei (143 Prozent), China (120 Prozent) und Japan (119 Prozent) angeführt.
Die Größe der Anlagen reichte von weitläufigen Wüsteninstallationen im Gigawatt-Maßstab in Chile, Südafrika, Indien und Nordwestchina bis hin zu kommerziellen und industriellen Dachinstallationen in Kalifornien und Deutschland, ländlichen Patchwork-Installationen in North Carolina und England und städtischen Patchwork-Installationen in Südkorea und Japan.
Solar gemischt mit Reisfeldern auf neu gewonnenem Land in Südkorea. Stock für Sie / Shutterstock
Die Vorteile von Daten auf Einrichtungsebene
Die Aggregate unseres Datensatzes auf Länderebene sind den Statistiken auf Länderebene von IRENA sehr ähnlich, die aus Fragebögen, Länderbeamten und Industrieverbänden erhoben werden. Im Vergleich zu anderen Datensätzen auf Anlagenebene adressieren wir einige kritische Versorgungslücken, insbesondere in Entwicklungsländern, wo die Verbreitung von Solar-PV entscheidend für die Erweiterung des Stromzugangs bei gleichzeitiger Reduzierung der Treibhausgasemissionen ist. Sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern bieten unsere Daten einen gemeinsamen Maßstab, der unabhängig von Berichten von Unternehmen oder Regierungen ist.
Geolokalisierte Daten sind für die Energiewende von entscheidender Bedeutung. Netzbetreiber und Strommarktteilnehmer müssen genau wissen, wo sich Solaranlagen befinden, um genau zu wissen, wie viel Energie sie erzeugen oder erzeugen werden. Aufkommende In-situ- oder Remote-Systeme sind in der Lage, Standortdaten zu verwenden, um eine erhöhte oder verringerte Erzeugung vorherzusagen, die beispielsweise durch vorbeiziehende Wolken oder Wetteränderungen verursacht wird.
Diese erhöhte Vorhersagbarkeit ermöglicht es der Solarenergie, höhere Anteile des Energiemixes zu erreichen. Da die Solarenergie vorhersehbarer wird, müssen die Netzbetreiber weniger Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen in Reserve halten, und weniger Strafen für Über- oder Untererzeugung werden bedeuten, dass mehr marginale Projekte freigeschaltet werden.
Anhand des Satellitenbildkatalogs konnten wir die Installationsdaten für 30 Prozent der Anlagen schätzen. Daten wie diese ermöglichen es uns, die genauen Bedingungen zu untersuchen, die zur Verbreitung von Solarenergie führen, und werden den Regierungen helfen, Subventionen besser zu gestalten, um ein schnelleres Wachstum zu fördern.
Die Autoren verglichen die Standorte der Solaranlagen mit Daten zur Landnutzung, um herauszufinden, was vorher da war. Ackerland (hellbraun) war bei weitem das häufigste. Kruitwagen et al., Nature
Wenn wir wissen, wo sich eine Anlage befindet, können wir auch die unbeabsichtigten Folgen des Wachstums der Solarenergieerzeugung untersuchen. In unserer Studie haben wir festgestellt, dass Solarkraftwerke am häufigsten in landwirtschaftlichen Gebieten stehen, gefolgt von Grasland und Wüsten.
Dies unterstreicht die Notwendigkeit, die Auswirkungen einer zehnfachen Erweiterung der Solar-PV-Erzeugungskapazität in den kommenden Jahrzehnten auf Ernährungssysteme, Biodiversität und Land, das von gefährdeten Bevölkerungsgruppen genutzt wird, sorgfältig zu berücksichtigen. Politische Entscheidungsträger können Anreize dafür schaffen, stattdessen Solaranlagen auf Dächern zu installieren, die weniger Landnutzungskonkurrenz verursachen, oder andere Optionen für erneuerbare Energien.
