Smog kontra energia słoneczna. Elektrownie węglowe duszą fotowoltaikę

Fotowoltaika miała stopniowo wypierać węgiel i ograniczać emisje. Tymczasem elektrownie węglowe osłabiają działanie paneli słonecznych. Badanie opublikowane w Nature Sustainability pokazuje, że zanieczyszczenia powietrza zmniejszyły globalną produkcję energii z fotowoltaiki o 5,8 proc. w 2023 r. Straty były na tyle duże, że odpowiadały niemal jednej trzeciej energii dodanej dzięki nowym instalacjom słonecznym

Energia słoneczna jest jednym z najważniejszych filarów transformacji energetycznej. Panele fotowoltaiczne tanieją, a nowe instalacje powstają w rekordowym tempie. W 2023 r. odpowiadały za trzy czwarte wzrostu globalnych mocy odnawialnych.

W debacie o transformacji energetycznej często zakłada się prosty scenariusz: więcej paneli słonecznych oznacza mniej węgla, mniej emisji i czystsze powietrze. Autorzy nowego badania zwracają jednak uwagę, że rzeczywistość jest bardziej skomplikowana. W wielu regionach energetyka słoneczna i węglowa rozwijają się równolegle, a elektrownie węglowe nadal wpływają na skuteczność odnawialnych źródeł energii.

Powodem są aerozole, czyli drobne cząstki unoszące się w atmosferze, powstające między innymi podczas spalania węgla. Rozpraszają i pochłaniają światło słoneczne, przez co mniej promieniowania dociera do paneli fotowoltaicznych. Efekt: instalacje produkują mniej energii.

Badacze przeanalizowali ponad 140 tys. instalacji fotowoltaicznych na całym świecie. Wykorzystali dane satelitarne, modele atmosferyczne i systemy uczenia maszynowego, by oszacować, ile energii konkretne farmy słoneczne tracą przez chmury i zanieczyszczenia powietrza.

Wyniki pokazują, że w 2023 r. aerozole ograniczyły globalną produkcję energii słonecznej o 111 TWh. Łączne straty związane z chmurami i zanieczyszczeniami sięgnęły 515 TWh. To ilość energii porównywalna z roczną produkcją 84 średniej wielkości elektrowni węglowych.

W latach 2017-2023 energia tracona przez istniejące instalacje z powodu aerozoli odpowiadała średnio niemal jednej trzeciej energii dodawanej przez nowe farmy fotowoltaiczne. Oznacza to, że zanieczyszczenia powstające przy spalaniu paliw kopalnych istotnie zmniejszały efektywność rozbudowy energetyki słonecznej.

Największe straty odnotowano w Chinach. W 2023 r. zanieczyszczenia obniżyły tam produkcję energii z fotowoltaiki o 7,7 proc. Kraj odpowiadał za ponad 40 proc. światowej produkcji energii słonecznej, ale jednocześnie za ponad połowę globalnych strat związanych z aerozolami.

Badacze podkreślają, że problem nie wynika wyłącznie z dużej skali przemysłu czy wysokiego poziomu zanieczyszczeń. Znaczenie ma także rozmieszczenie infrastruktury. W wielu regionach Chin farmy słoneczne i elektrownie węglowe znajdują się blisko siebie. Dotyczy to również pustynnych obszarów rozwijanych jako centra energetyki odnawialnej. Największy udział w stratach miały aerozole siarczanowe powstające z dwutlenku siarki emitowanego podczas spalania węgla. Odpowiadały za niemal połowę wszystkich strat związanych z aerozolami w Chinach.

Dla porównania w Stanach Zjednoczonych straty były znacznie mniejsze. Aerozole ograniczyły produkcję energii słonecznej o 3,1 proc. Autorzy badania wskazują, że amerykańskie farmy fotowoltaiczne rzadziej lokowane są w pobliżu dużych elektrowni węglowych.

Jednocześnie Chiny są jedynym dużym producentem energii słonecznej, w którym wpływ aerozoli zaczął stopniowo maleć. Między 2013 a 2023 rokiem straty spadały średnio o 1,4 proc. rocznie. Nie oznacza to odchodzenia od węgla. Produkcja energii z elektrowni węglowych nadal rosła, zmniejszyły się natomiast emisje części zanieczyszczeń dzięki modernizacjom i ostrzejszym normom środowiskowym.

Autorzy podkreślają, że poprawa jakości powietrza może zwiększać skuteczność energetyki słonecznej, ale nie zastąpi ograniczania spalania paliw kopalnych. Nowoczesne systemy oczyszczania spalin zmniejszają emisje pyłów i gazów odpowiedzialnych za smog, ale nie rozwiązują problemu emisji CO2.

Badanie pokazuje też szerszy problem związany z transformacją energetyczną. W wielu krajach rozwój odnawialnych źródeł energii nie oznacza jeszcze szybkiego wycofywania elektrowni węglowych. Część państw utrzymuje lub rozbudowuje moce węglowe jako zabezpieczenie dla systemów opartych na niestabilnych źródłach energii, takich jak wiatr i słońce. Według autorów właśnie ta równoległa rozbudowa obu systemów sprawia, że korzyści z transformacji energetycznej okazują się mniejsze, niż zakładało wiele wcześniejszych prognoz.

Źródło:
Rui Song i in., „Coal plants persist as a large barrier to the global solar energy transition”, Nature Sustainability (2026)
https://www.nature.com/articles/s41893-026-01836-5

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi
• Nauki techniczne