چرا برای تامین برق مورد نیاز کل جهان یک مزرعه خورشیدی عظیم در آفریقا نمی سازیم؟

عصر ایران - آیا می خواهید انسانی مسئولیت‌پذیر باشید و زندگی بدون کربن داشته باشید؟ پس باید اقداماتی مانند استفاده از خودرو الکتریکی، دنبال کردن یک رژیم غذایی وگان و استفاده از لباس های بازیافتی را مد نظر قرار دهید.

اما در مورد برقی که نیروی مورد نیاز زندگی مدرن ما را تامین می کند، چه کار باید کرد؟ ما می توانیم از باد استفاده کنیم، اما همواره نمی وزد، و شرایطی مشابه برای خورشید هنگام شب یا در روزهای ابری وجود دارد.

اگر یک بیابان را با پنل های خورشیدی پر کنیم، شرایط چگونه خواهد شد؟ جایی که به ندرت ابری در آن دیده می شود. آیا این منبع نیروی نهایی بدون هیچ احساس گناه برای بشریت پایدار خواهد بود؟

مثل همیشه در پاسخ باید گفت: بستگی دارد!

برای فراهم کردن انرژی خورشیدی کافی جهت تامین نیروی کل جهان، به 51.4 میلیارد پنل خورشیدی 350 واتی نیاز است که مساحتی به اندازه 115625 مایل مربع (299467 کلیومتر مربع) را پوشش می دهد. این ممکن است زیاد به نظر برسد، اما تنها 3.27 درصد از مساحت کشور آمریکا است.

اگرچه هنوز منطقه گسترده ای محسوب می شود، اما باید این تعداد پنل خورشیدی را در مکانی آفتابی قرار دهیم. صحرای بزرگ آفریقا یکی از بهترین گزینه ها به نظر می رسد. این یک بیابان در خط استوا است، از این رو، نور خورشید فراوان موجود است و به ندرت ابری در آسمان دیده می شود. صحرای بزرگ آفریقا 3.6 میلیون مایل مربع (9323957 کیلومتر مربع) وسعت دارد و مزرعه خورشیدی عظیم ما تنها 3.25 درصد از آن را اشغال می کند.

امیدوارکننده به نظر می رسد. مساحت چندانی از بیابانی عظیم اشغال نمی شود، به جابجایی حیوانات یا انسان های زیادی نیاز نیست، و جنگل‌زدایی و از بین بردن پوشش گیاهی برای نصب پنل های خورشیدی رخ نمی دهد. همچنین پنل های خورشیدی به واسه نور خورشید مداوم نیروی بیشتری تولید خواهند کرد.

پروژه ای عظیم با هزینه ای نجومی

نصب یک پنل خورشیدی 350 واتی در خانه شما بین 210 تا 450 دلار هزینه به همراه خواهد داشت. نصب آن در بیابان به طور قطع هزینه بیشتری دارد. شما باید ساختارهای پایه برای نصب پنل های خورشیدی را بسازید، آنها را به مکانی در میانه ناکجاآباد منتقل کنید و زیرساخت برقی جدید روی زمین های شنی و صخره ای ایجاد کنید.

اجازه دهید یک برآورد تقریبی از هزینه راه اندازی مزرعه خورشیدی در صحرای بزرگ آفریقا داشته باشیم. هزینه 450 دلار برای پنل ها و ارسال، 300 دلار برای زیرساخت و 250 دلار برای پایه و نصب در نظر بگیریم. میزان هزینه برای هر پنل رقم قابل توجه 1000 دلار است.

در نتیجه، مزرعه خورشیدی ما 514 تریلیون دلار یا حدود 23 برابر اقتصاد آمریکا هزینه خواهد داشت. حتی اگر برآورد ارائه شده هزینه پنل های خورشیدی اشتباه باشد، در هزینه سرسام‌آور چنین پروژه عظیمی تردیدی وجود ندارد و شاید تا حدی این که چرا تا پیش از این کسی آن را انجام نداده است را توضیح دهد.

هزینه می تواند مساله بزرگی باشد، اما چندان اهمیت ندارد. ما در تلاش هستیم تا جهان را نجات دهیم و به دنبال ایده های جدید هستیم. پس اگر پول نامحدود داشته باشیم، آیا هنوز باید این پروژه را اجرا کنیم؟

حتی اگر بتوانیم این مزرعه خورشیدی عظیم را راه اندازی کنیم، باید انرژی تولید شده را در سراسر جهان پخش کنیم. افزون بر این، هنگام شب در صحرای بزرگ آفریقا، کشورهایی مانند استرالیا همچنان به برق نیاز دارند. حل این دو مساله نیز نسبتا آسان است.

یک بسته باتری عظیم برای ذخیره انرژی تولید شده در طول روز و تغذیه مزرعه خورشیدی در شب نیاز است. با ساختن بسته باتری زیر پنل خورشیدی، می توانید از اشغال فضای بیشتر جلوگیری کنید. هر پنل خورشیدی باتری کوچک مخصوص به خود را دارد تا آن را در شبانه روز فعال نگه دارد.

تقریبا 4.2 کیلووات ساعت باتری ذخیره‌سازی باید به هر پنل خورشیدی افزوده شود (12 ساعت با خروجی 350 وات). این امر هزینه حدود 900 دلاری را به هزینه هر پنل اضافه می کند. این تقریبا هزینه کلی را دو برابر می کند...

پس 51.4 میلیارد پنل خورشیدی و باتری 215.9 میلیارد کیلووات ساعتی در اختیار خواهیم داشت. این در شرایطی است که کاری به ردپای کربن خود برای شکل گیری این مزرعه خورشیدی نداریم، زیرا ابتدا باید از صحرای بزرگ آفریقا برق دریافت کنیم.

آیا منطقی است که کابل های برق را از صحرای بزرگ آفریقا به شهر سیدنی در استرالیا بکشیم؟ این فاصله ای حدود 9000 مایلی (14484 کیلومتر) است.

در حال حاضر، طولانی‌ترین خط برق 1580 مایل (2543 کیلومتر) است. این خط از ولتاژ بسیار بالا برای محدود کردن مقدار مقاومت الکتریکی استفاده می کند. اساسا، ولتاژ بیشتر به معنای مقاومت کمتر است که به معنای از دست رفتن نیروی کمتر در هر کیلومتر کابل است.

حد بالای اتلاف خط نیرو حدود 4 درصد است و هر رقم بیشتر دیگر منطق اقتصادی ندارد. از این رو، می توانیم فرض کنیم که این خط نیروی طولانی حدود 4 درصد هدرفت نیرو یا اندکی بیشتر دارد. بر اساس شواهد در مسیر 9 هزار مایل اتلاف نیروی 22.8 درصدی خواهیم داشت.

این میزان زیادی انرژی برای از دست دادن است. ما باید اندازه مزرعه خورشیدی خود را افزایش دهیم تا این ضرر سنگین جبران شود و با هزینه تقریبا 2000 دلاری برای هر پنل خورشیدی و باتری، این می تواند بسیار گران تمام شود.

این نشان می دهد که بهتر است منبع نیرو در فاصله بسیار زیاد از مصرف کنندگان قرار نداشته باشد. پس کشورهایی مانند استرالیا بهتر است مزرعه خورشیدی عظیم خود را بسازند به جای این که متحمل چنین ضررهای برای تامین انرژی شوند، به خصوص که زمین های بیابانی عظیم خود را دارند.

پیامدهای زیست محیطی

تصویر ایجاد شده بیانگر ناکارآمد بودن ذخیره و انتقال نیرو در سراسر جهان از یک مزرعه خورشیدی عظیم در صحرای بزرگ آفریقا است. اما ما پول نامحدود داریم! این پروژه حتی اگر کارآمد نباشد، اما سیاره زمین را نجات خواهد داد! این گونه نیست؟

اگر سازگاری با شرایط آب و هوایی را مد نظر قرار دهیم، ممکن است به کمی تامل نیاز باشد زیرا این پروژه رویایی می تواند آثاری فراتر از اشغال بخشی از زمین صحرای بزرگ آفریقا را در پی داشته باشد.

نصب این تعداد زیاد از پنل های خورشیدی موجب تغییر در الگوهای آب و هوایی در کل صحرای بزرگ آفریقا خواهد شد که اثری جهانی به همراه دارد.

به محض این که استفاده از نور خورشید و تبدیل آن به برق آغاز شود، دمای بیابان را کاهش می دهیم. این بدان معنا است که باران می تواند به منطقه باز گردد و گیاهان امکان رشد دوباره داشته باشند. بیابان به آرامی سبزتر و سبزتر خواهد شد زیرا گیاهان همانند پنل های خورشیدی موجب خنک شدن بیابان می شوند.

این ممکن است عالی به نظر برسد، اما باید توجه داشت که بسیاری از زیست‌بوم های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر ما به صحرای بزرگ آفریقا وابسته هستند. منطقه آمازون با گرد و غباری که از صحرای بزرگ آفریقا برخاسته و از فراز اقیانوس اطلس عبور می کند، بارور می شود. اگر دمای صحرای بزرگ آفریقا را کاهش داده و گرد و غبار اتسمفری را از بین ببریم، ممکن است موجب فروپاشی منطقه آمازون شویم.

اقیانوس اطلس نیز با گرد و غبار صحرای بزرگ آفریقا تغذیه می شود. شن غنی از مواد مغذی آن به شکوفایی جلبک ها کمک می کند. جلبک ها نقش مهمی در تولید اکسیژن جهان دارند، از این رو، ممکن است با کاهش سطوح اکسیژن نیز مواجه شویم.

افزون بر این، چرخه های آب و هوایی معروف به نینو و ال نینو با تکرار و شدت بیشتری رخ می دهند، و این به معنای شکل‌گیری گردبادها و توفان های بیشتر است.

با این وجود، تکان دهنده‌ترین اثر شامل افزایش دمای سطحی می شود.

بخار آب (ابرها) یک گاز گلخانه ای قدرتمند است. در شرایطی که بارندگی در مناطق استوایی مانند آمازون کاهش می یابد، سبز شدن صحرای بزرگ آفریقا موجب مرطوب‌تر شدن دیگر قسمت های جهان با ابرهای بیشتر می شود. این شرایط گرما را به دام می اندازد و کره زمین را گرم می کند.

گرم شدن سیاره زمین موجب آب شدن کوه های یخ می شود که در جریان های اقیانوسی اختلال ایجاد کرده و به نوبه خود موجب سقوط چشمگیر تنوع زیستی در سراسر جهان می شود. از بین رفتن ذخایر ماهی ناشی از این شرایط موجب قحطی گسترده در سراسر جهان می شود.

متان و دی اکسید کربن گرفتار شده در یخ های دریای قطب شمال آزاد خواهد شد و تغییرات آب و هوایی بزرگ را موجب می شود. یک انقراض بزرگ شکل خواهد گرفت و انسان ها نیز از قربانیان احتمالی خواهند بود.

پس اگر می خواهید با تغییرات آب و هوایی مبارزه کنید، باید توجه داشت که ما روی یک سیاره زندگی می کنیم. هر زیست‌بوم در یک شبکه جهانی به دیگری متصل است و هیچ کدام منزوی نیستند. اگر در یکی از آنها اختلال ایجاد کنید، موجب اثری دومینویی در بقیه می شود.

در عوض، ما به تصمیم‌گیری درست درباره این که انرژی خود را از کجا دریافت کنیم، نیاز داریم تا اثر جهانی را به حداقل برسانیم.

پس آیا برای تامین نیروی مورد نیاز جهان باید یک مزرعه خورشیدی عظیم در صحرای بزرگ آفریقا بسازیم؟

جواب منفی است زیرا ایده وحشتناکی به نظر می رسد.

اما نکته زیبایی در اینجا پنهان است. ما می توانیم با تعداد نسبتا کمی از پنل های خورشیدی نیروی مورد نیاز کل جهان را تامین کنیم. سیاره زمین دارای 57.27 میلیون مایل مربع (148328619 کیلومتر مربع) خشکی است و ما نیازمند خورشیدی کردن تنها 0.2 درصد آن برای تامین برق مورد نیاز خود هستیم.

تخمین زده می شود که یک درصد خشکی جهان ساخته شده و توسط انسان اشغال شده است (شهرها و شهرک ها و نه زمین های شکاورزی). پس اگر بتوانیم 20 درصد از مناطق شهری در جهان را به مکان هایی برای استفاده از نیروی خورشید تبدیل کنیم می توانیم به طور کامل برق مورد نیاز خود را تامین کنیم.