Солнечная энергетика с каждым годом набирает всё большую значимость в борьбе с изменением климата и глобальным загрязнением окружающей среды. Несмотря на то, что в 2023 году только 3,9% электроэнергии в США было произведено за счёт солнечной энергии, потенциал для роста этого сектора огромен. Новейшее исследование учёных из Ратгерского университета, Гарвардской школы общественного здравоохранения и Университета Стони-Брук проливает свет на то, где именно в стране расширение солнечной энергии даст наибольшую отдачу для сокращения вредных выбросов и улучшения климата. Данные исследования опубликованы в известном научном журнале Science Advances и основаны на пятигодовом анализе данных с высокой периодичностью сбора — почасовые показатели генерации, спроса и выбросов углекислого газа (CO2), охватывающих 13 географических регионов США. Исследователи использовали современные методы компьютерного моделирования и машинного обучения для построения статистической модели, которая позволяет прогнозировать влияние увеличения производства электроэнергии из солнечных источников на выбросы CO2 не только в том регионе, где производится энергия, но и в соседних территориях.
Ключевым открытием стало то, что климатические выгоды от расширения солнечной энергетики значительно варьируются в зависимости от географического положения. В некоторых регионах страны, таких как Калифорния, Флорида, Среднеатлантический регион, Средний Запад, Техас и Юго-запад, даже небольшое увеличение доли солнечной энергии в энергобалансе может привести к существенному сокращению углеродных выбросов. Для примера, в Калифорнии увеличение выработки солнечной электроэнергии на 15% в полдень позволило снизить выбросы CO2 на 147,18 метрических тонн в первый же час и на 16,08 тонн через восемь часов. Помимо локального эффекта, ученые обнаружили сильные межрегиональные эффекты, когда усилия одной территории способствуют положительным изменениям в соседних областях. Так, 15%-ное увеличение солнечной мощности в Калифорнии сопровождалось снижением выбросов в 913 и 1942 метрических тонн в сутки соответственно в северо-западных и юго-западных соседних регионах.
Этот аспект является особенно важным для формирования скоординированной национальной политики в области возобновляемой энергетики, которая поможет повысить эффективность усилий по сокращению загрязнения и достижению климатических целей. Некоторые территории, такие как Нью-Ингленд, центральная часть США и Теннесси, несмотря на значительный рост солнечной генерации, показали ограниченное влияние на сокращение выбросов даже при больших масштабах внедрения, что связано с особенностями энергетической инфраструктуры и баланса источников энергии в этих регионах. Исследование подтверждает, что системный подход к анализу данных и применение продвинутых вычислительных моделей открывают новые возможности для понимания сложных взаимосвязей в энергетической системе. Выполнение подобных комплексных анализов способствует оптимальному распределению инвестиций в солнечную энергетику, позволяя фокусироваться на территориях с наибольшим потенциалом климатической отдачи. Это является критически важным аспектом, учитывая необходимость ускоренного перехода к зеленой энергетике и выполнения международных обязательств по сокращению парниковых газов.
Эксперты подчёркивают, что расширение солнечной генерации не только уменьшает выбросы CO2, но и помогает снизить вредное влияние традиционных, основанных на ископаемом топливе, источников электроэнергии. Это напрямую влияет на улучшение качества воздуха, снижает количество заболеваний дыхательной системы, сокращает госпитализации и предотвращает преждевременные смерти, связанные с загрязнением воздуха частицами и другими вредными компонентами. Руководитель исследования, профессор Арпита Бисвас из Ратгерского университета, отметила значимость применения научных данных и компьютерных технологий для создания действенных стратегий в области экологии и энергетики. Такой подход открывает возможность быстрых, информированных решений для инвесторов и государственных органов по продвижению зеленой энергетики в наиболее эффективных регионах. Франческа Доминичи, директор Гарвардской инициативы по науке о данных и соавтор исследования, выразила воодушевление результатами работы и подчеркнула, что использование больших данных и современных методов анализа фундаментально меняют подход к построению политики сокращения углеродных выбросов через развитие возобновляемых источников энергии.
