การศึกษาเผยแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาครึ่งหนึ่งสามารถตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของโลกได้

Rooftop แสงอาทิตย์แผงมีถึงร้อยละ 79 ราคาถูกกว่าที่พวกเขาในปี 2010 เหล่านี้ค่าใช้จ่ายดิ่งได้ทำบนชั้นดาดฟ้าไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานแสงอาทิตย์น่าสนใจยิ่งขึ้นให้กับผู้ประกอบการและธุรกิจที่ต้องการที่จะลดการพึ่งพาของพวกเขาในการผลิตไฟฟ้ากริดของพวกเขาในขณะที่ลดรอยเท้าคาร์บอน

แต่มีพื้นผิวบนชั้นดาดฟ้าเพียงพอสำหรับเทคโนโลยีนี้หรือไม่เพื่อสร้างพลังงานคาร์บอนต่ำราคาไม่แพงสำหรับทุกคนที่ต้องการ ท้ายที่สุด ไม่ใช่แค่คนที่มีบ้านเป็นของตัวเองและต้องการลดค่าใช้จ่ายที่ต้องการวิธีแก้ปัญหาเช่นนี้ ผู้คนราว800 ล้านคนทั่วโลกไปโดยไม่มีไฟฟ้าใช้อย่างเหมาะสม

เอกสารฉบับใหม่ของเราใน Nature Communications นำเสนอการประเมินทั่วโลกเกี่ยวกับจำนวนแผงโซลาร์รูฟที่เราต้องใช้เพื่อสร้างพลังงานหมุนเวียนที่เพียงพอสำหรับทั้งโลก และที่ใดที่เราจำเป็นต้องติดตั้ง การศึกษาของเราเป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่จัดทำแผนที่โดยละเอียดของศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์บนชั้นดาดฟ้าทั่วโลก การประเมินพื้นที่บนชั้นดาดฟ้าและแสงแดดที่ปกคลุมในทุกระดับจากเมืองสู่ทวีป

เราพบว่าเราจะต้องมีเพียงร้อยละ 50 ของหลังคาของโลกที่จะถูกปกคลุมด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อส่งมอบไฟฟ้าเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของโลกที่ตอบสนองความต้องการของทุกปี

วิธี

เราออกแบบโปรแกรมที่รวมข้อมูลจากอาคารกว่า 300 ล้านหลัง และวิเคราะห์พื้นที่ 50.1 ล้านตารางไมล์ (130 ล้านตารางกิโลเมตร) ซึ่งเกือบเท่ากับพื้นที่ผิวดินทั้งหมดของโลก สิ่งนี้ประมาณว่าสามารถผลิตพลังงานได้มากเพียงใดจากหลังคาบ้านเรือนที่มีพื้นที่ 0.07 ล้านตารางไมล์ (0.2 ล้านตารางกิโลเมตร) บนที่ดินนั้น ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีขนาดพอๆ กับสหราชอาณาจักรโดยประมาณ

จากนั้นเราคำนวณศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าจากหลังคาเหล่านี้โดยดูจากที่ตั้ง โดยทั่วไป หลังคาที่ตั้งอยู่ในละติจูดที่สูงกว่า เช่น ในยุโรปตอนเหนือหรือแคนาดา อาจแตกต่างกันมากถึง 40 เปอร์เซ็นต์ในศักยภาพการผลิตตลอดทั้งปี อันเนื่องมาจากความแตกต่างอย่างมากของแสงแดดระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อน อย่างไรก็ตาม บนชั้นดาดฟ้าใกล้เส้นศูนย์สูตรมักจะมีศักยภาพในการสร้างที่แตกต่างกันเพียงประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ในทุกฤดูกาล เนื่องจากแสงแดดมีความสม่ำเสมอมากกว่ามาก

นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในศักยภาพรายเดือนอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความน่าเชื่อถือของไฟฟ้าที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในภูมิภาคนั้น นั่นหมายถึงสถานที่ที่มีแสงแดดไม่สม่ำเสมอต้องการโซลูชันการจัดเก็บพลังงานซึ่งทำให้ค่าไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

ฮอตสปอต

ผลลัพธ์ของเราเน้นจุดที่น่าสนใจสามแห่งสำหรับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์บนชั้นดาดฟ้า: เอเชีย ยุโรป และอเมริกาเหนือ

ในจำนวนนี้ เอเชียดูเหมือนเป็นสถานที่ที่ถูกที่สุดในการติดตั้งแผง ซึ่งในประเทศอย่างอินเดียและจีน สามารถผลิตไฟฟ้าหนึ่งกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) หรือใช้แล็ปท็อปได้ประมาณ48 ชั่วโมงในราคาเพียง 0.05 เพนนี (0.00068 ดอลลาร์สหรัฐฯ) ). นี่เป็นเพราะต้นทุนการผลิตแผงราคาถูกและสภาพอากาศที่มีแดดจัด

ในขณะเดียวกัน ประเทศที่มีค่าใช้จ่ายสูงที่สุดในการติดตั้งระบบโซลาร์รูฟท็อปคือสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และสหราชอาณาจักรในยุโรป ถือเป็นพื้นที่ระดับกลาง โดยมีค่าใช้จ่ายเฉลี่ยทั่วทั้งทวีปประมาณ 0.096 เพนนี (0.0013 ดอลลาร์สหรัฐฯ) ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

แผงโซลาร์บนชั้นดาดฟ้าดูเหมือนว่าจะมีประโยชน์เท่าๆ กันในพื้นที่ที่มีประชากรต่ำ เช่นเดียวกับในใจกลางเมือง สำหรับผู้ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ห่างไกล แผงจะช่วยเติมหรือเปลี่ยนแหล่งจ่ายจากกริดในท้องถิ่นที่อาจไม่น่าเชื่อถือ และสำหรับผู้ที่อยู่ในเมือง แผงหน้าปัดสามารถลดมลพิษทางอากาศที่เกิดจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลให้เป็นพลังงานได้อย่างมาก

สิ่งสำคัญคือต้องชี้ให้เห็นว่าการจ่ายไฟฟ้าทั่วโลกไม่สามารถพึ่งพาแหล่งผลิตไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียวเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้คนหลายพันล้านคน และด้วยสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงและวัฏจักรกลางวันและกลางคืนของโลก อุปสงค์และอุปทานพลังงานแสงอาทิตย์จึงไม่ตรงกัน

อุปกรณ์ที่จำเป็นในการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เมื่อจำเป็นยังคงมีราคาแพงมาก นอกจากนี้ แผงโซลาร์เซลล์จะไม่สามารถส่งพลังงานเพียงพอสำหรับบางอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น การผลิตจำนวนมากและการแปรรูปโลหะ ต้องใช้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่มากและการจ่ายไฟฟ้าแบบพิเศษ ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์ยังไม่สามารถให้ได้

อย่างไรก็ตาม โซลาร์รูฟท็อปมีศักยภาพมหาศาลในการบรรเทาความยากจนด้านพลังงาน และนำพลังงานสะอาดที่ปราศจากมลภาวะกลับมาอยู่ในมือของผู้บริโภคทั่วโลก หากต้นทุนของพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงลดลงแผงหลังคาอาจเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ดีที่สุดที่ยังไม่ได้กำจัดคาร์บอนในแหล่งจ่ายไฟฟ้าของเรา

Siddharth Joshiเป็นปริญญาเอก นักศึกษาสาขาวิศวกรรมพลังงานระดับโลกที่ University College Cork ในไอร์แลนด์

James Glynnเป็นนักวิชาการวิจัยอาวุโสด้านการสร้างแบบจำลองระบบพลังงานที่ Center on Global Energy Policy ของมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย

Shivika Mittalเป็นผู้ร่วมวิจัยด้านการสร้างแบบจำลองระบบพลังงานที่ Imperial College London

บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากThe Conversationภายใต้สัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ คุณสามารถค้นหาบทความต้นฉบับได้ที่นี่