Via https://theconversation.com
De meest verboden woestijnen ter wereld zouden de beste plaatsen op aarde kunnen zijn voor het oogsten van zonne-energie – de meest overvloedige en schone energiebron die we hebben. Woestijnen zijn ruim, relatief vlak, rijk aan silicium – de grondstof voor de halfgeleiders waaruit zonnecellen worden gemaakt – en nooit een tekort aan zonlicht. In feite bevinden de tien grootste zonne-energiecentrales ter wereld zich allemaal in woestijnen of droge gebieden.
Onderzoekers denken dat het mogelijk is om ’s werelds grootste woestijn, de Sahara, om te vormen tot een gigantisch zonnepark, dat in staat is om vier keer de huidige energievraag van de wereld te voldoen. Er zijn blauwdrukken opgesteld voor projecten in Tunesië en Marokko die miljoenen huishoudens in Europa van elektriciteit moeten voorzien.
Terwijl de zwarte oppervlakken van zonnepanelen het grootste deel van het zonlicht absorberen dat hen bereikt, wordt slechts een fractie (ongeveer 15%) van die binnenkomende energie omgezet in elektriciteit. De rest wordt als warmte teruggegeven aan de omgeving. De panelen zijn meestal veel donkerder dan de grond die ze bedekken, dus een enorme uitgestrektheid van zonnecellen zal veel extra energie absorberen en afgeven als warmte, waardoor het klimaat wordt beïnvloed.
Als deze effecten alleen lokaal waren, zouden ze er misschien niet toe doen in een dunbevolkte en dorre woestijn. Maar de schaal van de installaties die nodig zouden zijn om een deuk te slaan in de wereldwijde vraag naar fossiele energie zou enorm zijn en duizenden vierkante kilometers beslaan. Warmte die opnieuw wordt uitgestoten door een gebied van deze grootte zal worden herverdeeld door de luchtstroom in de atmosfeer, met regionale en zelfs wereldwijde effecten op het klimaat.
Een groenere Sahara
Een studie uit 2018 gebruikte een klimaatmodel om de effecten van lager albedo op het landoppervlak van woestijnen te simuleren, veroorzaakt door het installeren van enorme zonneparken. Albedo is een maat voor hoe goed oppervlakken zonlicht reflecteren. Zand is bijvoorbeeld veel meer reflecterend dan een zonnepaneel en heeft dus een hoger albedo.
Het model onthulde dat wanneer de grootte van het zonnepark 20% van de totale oppervlakte van de Sahara bereikt, dit een feedbacklus veroorzaakt. Warmte die wordt afgegeven door de donkere zonnepanelen (in vergelijking met de sterk reflecterende woestijnbodem) creëert een steil temperatuurverschil tussen het land en de omliggende oceanen dat uiteindelijk de luchtdruk aan het oppervlak verlaagt en ervoor zorgt dat vochtige lucht stijgt en condenseert tot regendruppels. Met meer moessonregens groeien planten en reflecteert de woestijn minder van de energie van de zon, omdat vegetatie licht beter absorbeert dan zand en grond. Met meer planten aanwezig, wordt meer water verdampt, waardoor een vochtigere omgeving ontstaat die ervoor zorgt dat vegetatie zich verspreidt.
Dit scenario lijkt misschien fantasievol, maar studies suggereren dat een vergelijkbare feedbacklus een groot deel van de Sahara groen hield tijdens de Afrikaanse vochtige periode, die pas 5.000 jaar geleden eindigde.
Een gigantisch zonnepark zou dus voldoende energie kunnen genereren om aan de wereldwijde vraag te voldoen en tegelijkertijd een van de meest vijandige omgevingen op aarde in een bewoonbare oase te veranderen. Klinkt perfect, toch?
Niet echt. In een recente studie gebruikten we een geavanceerd aardsysteemmodel om nauwkeurig te onderzoeken hoe Saharaanse zonneparken interageren met het klimaat. Ons model houdt rekening met de complexe terugkoppelingen tussen de op elkaar inwerkende sferen van het wereldklimaat – de atmosfeer, de oceaan en het land en zijn ecosystemen. Het toonde aan dat er onbedoelde effecten kunnen zijn in afgelegen delen van het land en de oceaan die eventuele regionale voordelen ten opzichte van de Sahara zelf tenietdoen.
Droogte in de Amazone, cyclonen in Vietnam
Het bedekken van 20% van de Sahara met zonneparken verhoogt de lokale temperaturen in de woestijn met 1,5 °C volgens ons model. Bij 50% dekking is de temperatuurstijging 2,5°C. Deze opwarming wordt uiteindelijk over de hele wereld verspreid door atmosfeer en oceaanbeweging, waardoor de gemiddelde temperatuur van de wereld met 0,16 ° C stijgt voor 20% dekking en 0,39 ° C voor 50% dekking. De wereldwijde temperatuurverschuiving is echter niet uniform – de poolgebieden zouden meer opwarmen dan de tropen, waardoor het verlies van zee-ijs in het Noordpoolgebied toeneemt. Dit zou de opwarming verder kunnen versnellen, omdat smeltend zee-ijs donker water blootlegt dat veel meer zonne-energie absorbeert.
Deze enorme nieuwe warmtebron in de Sahara reorganiseert de wereldwijde lucht- en oceaancirculatie en beïnvloedt neerslagpatronen over de hele wereld. De smalle band van zware regenval in de tropen, die goed is voor meer dan 30% van de wereldwijde neerslag en de regenwouden van het Amazone- en Congobekken ondersteunt, verschuift in onze simulaties naar het noorden. Voor het Amazonegebied veroorzaakt dit droogtes omdat er minder vocht uit de oceaan komt. Ongeveer dezelfde hoeveelheid extra neerslag die over de Sahara valt als gevolg van de oppervlakteverduisterende effecten van zonnepanelen gaat verloren uit de Amazone. Het model voorspelt ook vaker tropische cyclonen die Noord-Amerikaanse en Oost-Aziatische kusten treffen.
Enkele belangrijke processen ontbreken nog in ons model, zoals stof dat uit grote woestijnen wordt geblazen. Saharastof, gedragen door de wind, is een vitale bron van voedingsstoffen voor de Amazone en de Atlantische Oceaan. Een groenere Sahara zou dus een nog groter wereldwijd effect kunnen hebben dan onze simulaties suggereerden.
We beginnen pas de mogelijke gevolgen te begrijpen van het opzetten van enorme zonneparken in de woestijnen van de wereld. Oplossingen als deze kunnen de samenleving helpen bij de overgang van fossiele energie, maar aardsysteemstudies zoals de onze onderstrepen het belang van het overwegen van de vele gekoppelde reacties van de atmosfeer, oceanen en landoppervlak bij het onderzoeken van hun voordelen en risico’s.
Lees eventueel verder: Should-we-turn-the-sahara-desert-into-a-huge-solar-farm