Vindkraftverk och solpaneler som skapar el är exempel på miljövänlig – eller ”grön” – teknik. En ny studie visar att dessa former av förnybar energi kan vara gröna i en annan mening också. Stora samlingar av dessa turbiner eller så kallade gårdar av solpaneler verkar kunna föra regn till öknen. Och det skulle tillåta fler växter att växa.
Eugenia Kalnay är expert på väder och klimat. Hon arbetar på University of Maryland i College Park. Hon har också arbetat för National Weather Service och NASA. På varje ställe har hon använt datorer för att modellera väder och klimat. Sådana modeller hjälper forskare att förstå hur temperaturer och regn kan förändras över tiden. Dag-till-dag förändringar kallas väder. Långsiktiga mönster, som säsongstrender som kvarstår i flera år, beskriver en regions klimat.
Vindturbiner och solpaneler kan förändra hur luften rör sig. När vindarna rör sig genom de snurrande bladen på en turbin omvandlas en del av deras kraft till elektricitet. Detta försvagar dessa vindar. Turbiner kan också ändra vindarnas bana och rikta en del av dem runt vindkraftparkens utsida.
Båda teknikerna kan också påverka närliggande temperaturer. Solpaneler kan höja den intilliggande temperaturen med 3 till 4 grader Celsius (5 till 7 grader Fahrenheit). Turbiner ökar också temperaturerna, till stor del genom att hålla nätterna varmare. Varm luft stiger. Om den stiger tillräckligt högt och håller mycket vattenånga, kan den så småningom kondensera till moln som producerar regn.
På dessa sätt kan vind- och solkraftsparker påverka klimatet. Men skulle förändringarna vara tillräckligt stora för att ha betydelse? Det var vad Kalnay och andra ville veta. Deras nya datormodeller visar att en blandning av dessa energitekniker kan öka nederbörden och så småningom förvandla öknar till växtrika områden.
Pättar det på prov
Kalnay slog sig ihop med Safa Motesharrei, en systemvetare vid Maryland. Systemvetare studerar hur komplexa system, som klimat, fungerar. Maryland-paret rekryterade Yan Li, en geoforskare vid Beijing Normal University i Kina, för att ansluta sig till dem. Dessa tre tog in andra forskare från Maryland, Italien och Kina för att delta i deras studie. Att bygga stora vind- eller solkraftsparker bara för att studera deras fråga var inte ett alternativ. Det skulle bli för dyrt. Det kan också skapa oväntade klimatproblem. Så teamet använde istället datormodeller för att undersöka hur vindkraftverk och solkraftsparker kan förändra en regions klimat.
Väder- och klimatmodeller bygger på data som samlats in under decennier. De inkluderar data om vädret som utvecklades när vissa förhållanden rådde. Dessa förhållanden inkluderade temperatur och regn eller snöfall. De inkluderade också lufttrycket, vindarna, solljuset och värmens rörelse in i och ut ur marken och stora vattenmassor.
För sin nya studie utvecklade forskarna en modell av North Afrikas Saharaöknen. Världens största öken, Sahara, försörjer lite liv. Även om få människor bor här bor många i områdena runt det. Så att placera vind- och solkraftsparker i det här området kan hjälpa till att tillgodose deras elbehov.
Södra kanten av öknen är ett område som kallas Sahel. I denna övergångszon blir öknen en gräsbevuxen savanna prickad med träd. Det finns inte mycket nederbörd i Sahel, och klimatförändringarna har minskat dessa regn under de senaste åren. Eftersom odling av grödor hjälper till att mata lokalbefolkningen, är regn viktigt här.
Teamet körde sin modell flera gånger. I ett försök antog det att människor bara skulle uppföra vindkraftsparker. En annan körning antog att folk skulle installera bara solenergigårdar. En tredjedel antog att folk skulle bygga båda. Alla dessa tre scenarier skulle påverka öknens väder — men annorlunda visade modellen.
Vindparker höjde temperaturen med i genomsnitt 2,16 grader Celsius (3,89 grader Fahrenheit). Det mesta av den ökningen skedde på natten, när landet svalnade mindre än normalt. Vindkraftverk fördubblade också Saharas nederbörd, som fördubblades i Sahara. Men att fördubbla ett litet antal blir ändå en liten effekt. Det genomsnittliga dagliga regnet ökade med endast 0,25 millimeter (0,01 tum). Sahel skulle se en något större daglig ökning, modellen projicerade — 1,12 millimeter (0,04 tum) mer regn.
Solfarmar skulle öka temperaturen mindre, med 1,12 grader Celsius (2,02 grader Fahrenheit) , visade modellerna. Och den förändringen skedde främst under dagen. De skulle också öka genomsnittligt regn per dag, men mindre än vindkraftsparkerna skulle göra. Ökningen kan lägga till upp till ytterligare 47,5 millimeter (1,9 tum) per år i öknen och med 208 millimeter (8,2 tum) i Sahel.
Att installera en blandning av solenergiparker och vindkraftverk medförde en större förändring — inte i temperatur utan i nederbörd. I Sahara har både vind- och solkraftsparker mer än fördubblat mängden regn som föll, upp till 215,4 millimeter (8,5 tum) per dag. Det närliggande Sahel skulle få en ännu mer dramatisk ökning — upp till 500 millimeter (20 tum) ytterligare regn varje år.
Modellerna förutspådde att den genomsnittliga nederbörden skulle öka med tiden, eftersom mer växter växte. Växter flyttar vatten från marken till luften. Processen de använder har ett långt namn: evapotranspiration (Ee-VAP-oh-tran-spur-AY-shun). Varmare luft kan bära mer vatten. Så när denna luft stiger kan den transportera upp mer vatten för att bli moln. Dessa moln kan släppa ut regn och släcka törsten av plantorna nedanför. Med tiden upprepar sig denna process om och om igen. Denna så kallade positiva feedback kan kraftigt öka regnen. Det är särskilt sant i Sahel, visade modellerna, där människor litar på det vattnet.
Så slutligen, visade modellerna, skulle nederbörden plana ut med någon ny, högre mängd. Det beror på att växter nu skulle bli en konsekvent del av landskapet och klimatet mer stabilt.
Kalnay och hennes kollegor beskrev denna trend den 7 september i Science ).
Sådana nederbördsförändringar kan leda till ett bättre jordbruk, säger Motesharrei. Mer regn skulle också hjälpa vilda växter att växa, tillägger han, vilket ger boskapen mer att beta på.
“Vi anser att länderna i Sahara och den närliggande Sahel-regionen allvarligt bör överväga att investera i vind och vind. solenergi”, säger Motesharrei och Li. Detta skulle producera stora mängder ren, förnybar el, hävdar de. Som en extra fördel skulle det ge regn till en region som har blivit torrare.
Inte en enkel lösning
“The impact of solar om klimat och ekosystem är komplext”, konstaterar Ibrahima Diédhiou. Han är ekolog i Västafrika vid Université de Thiès i Senegal. Solgårdar kan ha ökat regn i Sahel, säger han. Men de kan också minska hur mycket koldioxid (en växthusgas) som tas upp av grödor, betesmarker och skogar. Så den övergripande påverkan på klimatförändringen kan vara blandad, säger han.
Oavsiktliga effekter kan gå längre än klimatfrågor, varnar Rebecca Hernandez. Hon är en ekolog vid University of California, Davis som specialiserar sig på torra landskap, som öknar. Vindkraftverk och solkraftsparker stör ofta ekosystemen på sätt som låter invasiva växtarter ta över, säger hon. Som utkanten av inhemska växter kan djur som är beroende av dessa inhemska växter också drabbas.
Folk måste helt klart tänka noga på hur och var de placerar gårdar för förnybar energi, säger Hernandez. Att placera vind- och solkraftsparker på platser där människor redan har byggt städer och städer skulle vara särskilt användbart, hävdar hon. Deras miljö har redan störts, konstaterar hon, så att lägga till energisystemen kanske inte orsakar så mycket ytterligare skada. Dessutom är det här människor använder mest energi.
Leave a Reply