Fonte: theconversation.com
Una sorprendente riduzione dell'82% del costo dell'energia solare fotovoltaica (FV) dal 2010 ha offerto al mondo la possibilità di costruire un sistema energetico a emissioni zero che potrebbe essere meno costoso del sistema a combustibili fossili che sostituisce.
L'Agenzia internazionale per l'energia prevede che la capacità di generazione del solare fotovoltaico debba crescere di dieci volte entro il 2040 se vogliamo soddisfare il duplice compito di alleviare la povertà globale e limitare il riscaldamento ben al di sotto dei 2 gradi.
Rimangono sfide critiche. Il solare è "intermittente", poiché la luce solare varia durante il giorno e nelle stagioni, quindi l'energia deve essere immagazzinata per quando il sole non splende. La politica deve anche essere progettata per garantire che l'energia solare raggiunga gli angoli più remoti del mondo e i luoghi dove è più necessaria. E ci saranno inevitabili compromessi tra l'energia solare e altri usi per la stessa terra, compresa la conservazione e la biodiversità, l'agricoltura e i sistemi alimentari, e gli usi locali e comunitari.
I colleghi ed io abbiamo ora pubblicato sulla rivista Nature il primo inventario globale di grandi impianti di generazione di energia solare. "Grande" in questo caso si riferisce a impianti che generano almeno 10 kilowatt quando il sole è al suo apice. (Una tipica piccola installazione residenziale sul tetto ha una capacità di circa 5 kilowatt).
Abbiamo creato un sistema di apprendimento automatico per rilevare queste strutture nelle immagini satellitari e quindi abbiamo distribuito il sistema su oltre 550 terabyte di immagini utilizzando diverse vite umane di elaborazione.
Abbiamo perquisito quasi la metà della superficie terrestre della Terra, filtrando le aree remote lontane dalle popolazioni umane. In totale abbiamo rilevato 68.661 impianti solari. Utilizzando l'area di queste strutture e controllando l'incertezza nel nostro sistema di apprendimento automatico, otteniamo una stima globale di 423 gigawatt di capacità di generazione installata alla fine del 2018. Questo è molto vicino alla stima dell'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA) di 420 GW per lo stesso periodo.
Monitoraggio della crescita dell'energia solare
Il nostro studio mostra che la capacità di generazione del fotovoltaico solare è cresciuta di un notevole 81% tra il 2016 e il 2018, il periodo per il quale avevamo le immagini con timestamp. La crescita è stata trainata in particolare da incrementi in India (184 percento), Turchia (143 percento), Cina (120 percento) e Giappone (119 percento).
Le dimensioni delle strutture variavano da vaste installazioni nel deserto su scala gigawatt in Cile, Sud Africa, India e Cina nord-occidentale, fino a installazioni su tetti commerciali e industriali in California e Germania, installazioni di patchwork rurali nella Carolina del Nord e in Inghilterra e installazioni di patchwork urbane in Corea del Sud e Giappone.
Solare misto a risaie su terreni bonificati in Corea del Sud. Stock per te / shutterstock
I vantaggi dei dati a livello di struttura
Gli aggregati a livello nazionale del nostro set di dati sono molto vicini alle statistiche a livello nazionale di IRENA, raccolte da questionari, funzionari nazionali e associazioni di settore. Rispetto ad altri set di dati a livello di struttura, affrontiamo alcune lacune critiche nella copertura, in particolare nei paesi in via di sviluppo, dove la diffusione del solare fotovoltaico è fondamentale per espandere l'accesso all'elettricità riducendo al contempo le emissioni di gas serra. Sia nei paesi sviluppati che in quelli in via di sviluppo, i nostri dati forniscono un benchmark comune imparziale dalla segnalazione di aziende o governi.
I dati geospaziali sono di fondamentale importanza per la transizione energetica. Gli operatori di rete e gli operatori del mercato elettrico devono sapere esattamente dove si trovano gli impianti solari per conoscere con precisione la quantità di energia che stanno generando o genereranno. I sistemi emergenti in situ o remoti sono in grado di utilizzare i dati sulla posizione per prevedere l'aumento o la diminuzione della generazione causata, ad esempio, dal passaggio di nuvole o dai cambiamenti del tempo.
Questa maggiore prevedibilità consente al solare di raggiungere proporzioni più elevate del mix energetico. Man mano che il solare diventa più prevedibile, gli operatori di rete dovranno mantenere in riserva un minor numero di centrali elettriche a combustibili fossili e meno sanzioni per sovra o sottogenerazione significheranno lo sblocco di progetti più marginali.
Utilizzando il catalogo arretrato delle immagini satellitari, siamo stati in grado di stimare le date di installazione per il 30% delle strutture. Dati come questo ci consentono di studiare le condizioni precise che stanno portando alla diffusione dell'energia solare e aiuteranno i governi a progettare meglio i sussidi per incoraggiare una crescita più rapida.
Gli autori hanno confrontato le posizioni degli impianti solari con i dati sull'uso del suolo, per scoprire cosa c'era prima. I terreni coltivati (marrone chiaro) erano facilmente i più comuni. Kruitwagen et al, Natura
Sapere dove si trova una struttura ci permette anche di studiare le conseguenze non intenzionali della crescita della produzione di energia solare. Nel nostro studio, abbiamo scoperto che le centrali solari si trovano più spesso nelle aree agricole, seguite da praterie e deserti.
Ciò evidenzia la necessità di considerare attentamente l'impatto che un'espansione di dieci volte della capacità di generazione del solare fotovoltaico avrà nei prossimi decenni sui sistemi alimentari, sulla biodiversità e sui terreni utilizzati dalle popolazioni vulnerabili. I responsabili politici possono fornire incentivi per installare invece la generazione solare sui tetti che causano una minore concorrenza nell'uso del suolo o altre opzioni di energia rinnovabile.
