Die Sahara in einen Solarpark verwandeln? Das Ergebnis ist möglicherweise nicht so gut, wie die Forscher denken

Die unwirtlichsten Wüsten der Welt könnten die besten Orte auf der Erde sein, um Solarenergie zu gewinnen – die ergiebigste und sauberste Energiequelle, die wir haben. Wüsten sind weitläufig, relativ flach, reich an Silizium – der Rohstoff für die Halbleiter, aus denen Solarzellen hergestellt werden – und nie zu wenig Sonnenlicht. Tatsächlich die zehn größten Solaranlagen auf der ganzen Welt befinden sich alle in Wüsten oder trockenen Regionen.

Forscher stellen sich vor es könnte möglich sein, die größte Wüste der Welt, die Sahara, in einen riesigen Solarpark zu verwandeln, der in der Lage ist, sich zu treffen viermal aktueller Energiebedarf der Welt. Entwürfe für Projekte in Tunesien und Marokko die Millionen von Haushalten in Europa mit Strom versorgen würde.

Während die schwarzen Oberflächen von Solarmodulen den größten Teil des Sonnenlichts absorbieren, das sie erreicht, wird nur ein Bruchteil ca. 15% dieser ankommenden Energie wird in Strom umgewandelt.Der Rest wird als Wärme an die Umgebung zurückgegeben.Die Paneele sind normalerweise viel dunkler als der Boden, den sie bedecken, sodass eine riesige Fläche von Solarzellen viel zusätzliche Energie absorbiert und als Wärme abgibt, was sich auf das Klima auswirkt.

Wenn diese Effekte nur lokal wären, könnten sie in einer dünn besiedelten und kargen Wüste keine Rolle spielen. Aber der Umfang der Installationen das nötig wäre, um den weltweiten Bedarf an fossiler Energie zu senken, wäre riesig und würde Tausende von Quadratmeilen umfassen. Wärme, die von einem Gebiet dieser Größe wieder abgegeben wird, wird durch den Luftstrom in der Atmosphäre neu verteilt, wobei regionale undsogar globale Auswirkungen auf das Klima.

Eine grünere Sahara

Eine Studie aus dem Jahr 2018 verwendete ein Klimamodell, um die Auswirkungen einer geringeren Albedo auf die Landoberfläche von Wüsten zu simulieren, die durch die Installation massiver Solarparks verursacht wird. Die Albedo ist ein Maß dafür, wie gut Oberflächen das Sonnenlicht reflektieren. Sand beispielsweise reflektiert viel stärker als ein Solarpanelund hat daher eine höhere Albedo.

Das Modell ergab, dass eine Rückkopplungsschleife ausgelöst wird, wenn die Größe des Solarparks 20 % der Gesamtfläche der Sahara erreichtTemperaturunterschied zwischen dem Land und den umgebenden Ozeanen, die letztendlich den Luftdruck an der Oberfläche senken und dazu führen, dass feuchte Luft aufsteigt und zu Regentropfen kondensiert.Mit mehr Monsunregen wachsen Pflanzen und die Wüste reflektiert weniger Sonnenenergie, da die Vegetation Licht besser absorbiert als Sand undBoden. Je mehr Pflanzen vorhanden sind, desto mehr Wasser wird verdunstet, wodurch eine feuchtere Umgebung entsteht, in der sich die Vegetation ausbreitet.

Dieses Szenario mag phantasievoll erscheinen, aber Studien deuten darauf hin, dass eine ähnliche Rückkopplungsschleife einen Großteil der Sahara während grün hielt die afrikanische Feuchtperiode, die erst vor 5.000 Jahren endete.

Ein riesiger Solarpark könnte also ausreichend Energie erzeugen, um den globalen Bedarf zu decken, und gleichzeitig eine der lebensfeindlichsten Umgebungen der Erde in eine bewohnbare Oase verwandeln. Klingt perfekt, oder?

Nicht ganz. In eine aktuelle Studie, wir haben verwendet ein fortschrittliches Erdsystemmodell um genau zu untersuchen, wie Solarparks in der Sahara mit dem Klima interagieren. Unser Modell berücksichtigt die komplexen Rückkopplungen zwischen den interagierenden Sphären des Weltklimas – der Atmosphäre, dem Ozean und dem Land und seinen Ökosystemen. Es zeigte, dass es unbeabsichtigt sein könnteAuswirkungen in abgelegenen Teilen des Landes und des Ozeans, die alle regionalen Vorteile gegenüber der Sahara selbst aufheben.

Dürre im Amazonas, Wirbelstürme in Vietnam

Die Bedeckung von 20 % der Sahara mit Solarparks erhöht die lokalen Temperaturen in der Wüste gemäß unserem Modell um 1,5 °C. Bei 50 % Bedeckung beträgt der Temperaturanstieg 2,5 °C. Diese Erwärmung wird schließlich über die Atmosphäre rund um den Globus verbreitetund Ozeanbewegungen, wodurch die weltweite Durchschnittstemperatur um 0,16 ° C bei einer Abdeckung von 20 % und um 0,39 ° C bei einer Abdeckung von 50 % ansteigt.Die globale Temperaturverschiebung ist jedoch nicht einheitlich – die Polarregionen würden sich stärker erwärmen als die Tropen, wodurch das Meereis zunehmen würdeVerlust in der Arktis. Dies könnte die Erwärmung weiter beschleunigen, da schmelzendes Meereis dunkles Wasser freilegt, das viel mehr Sonnenenergie absorbiert.

Diese massive neue Wärmequelle in der Sahara reorganisiert die globale Luft- und Meereszirkulation und beeinflusst Niederschlagsmuster auf der ganzen Welt. Das schmale Band starker Regenfälle in den Tropen, das mehr als 30 % des globalen Niederschlags ausmacht und die Regenwälder derDas Amazonas- und Kongobecken verschiebt sich in unseren Simulationen nach Norden. Für die Amazonasregion verursacht dies Dürren, da weniger Feuchtigkeit aus dem Ozean ankommt. Etwa die gleiche Menge an zusätzlichen Niederschlägen, die aufgrund der Oberflächenverdunklungseffekte von Sonnenkollektoren über die Sahara fallenverloren aus dem Amazonas. Das Modell sagt auch häufigere tropische Wirbelstürme voraus, die die nordamerikanischen und ostasiatischen Küsten treffen.

In unserem Modell fehlen noch einige wichtige Prozesse, wie z. B. Staub, der von großen Wüsten geblasen wird. Saharastaub, der vom Wind getragen wird, ist lebenswichtig.Nährstoffquelle für den Amazonas und den Atlantischen Ozean. Eine grünere Sahara könnte also einen noch größeren globalen Effekt haben, als unsere Simulationen vermuten ließen.

Wir fangen gerade erst an, die möglichen Folgen der Errichtung riesiger Solarparks in den Wüsten der Welt zu verstehen.Lösungen so etwas kann der Gesellschaft beim Übergang von fossiler Energie helfen, aber Studien zum Erdsystem wie die unsere unterstreichen, wie wichtig es ist, die zahlreichen gekoppelten Reaktionen der Atmosphäre, der Ozeane und der Landoberfläche bei der Untersuchung ihrer Vorteile und Risiken zu berücksichtigen.

Dieser Artikel wurde neu veröffentlicht von Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel.