石炭は、ご存じの通り、汚染の無敵チャンピオンだ。単位エネルギーあたりの炭素排出量は他のどの燃料よりも多く、さらに二酸化硫黄エアロゾルや窒素酸化物の楽しいカクテル、そして有毒金属を含む石炭灰という魅力的なおまけも付いてくる。石炭をよりクリーンなエネルギーに置き換えることの健康上の利点は、通常、新しい設備のコストをはるかに上回ると見積もられている。しかし、新しい研究によると、石炭の妨害は人間の肺にとどまらず、自らの競争相手を積極的に弱体化させていることが示唆されている。
研究者たちは、自然由来および人為的なエアロゾルが、太陽光パネルから得られる電力を大幅に削減しており、年間数百テラワット時に上ることを発見した。そして、そのエアロゾルのかなりの部分は石炭燃焼に由来する。英国を拠点とするチームが主導したこの研究では、既知のデータとAI分析による衛星画像、クラウドソーシングによる位置情報を組み合わせた新しい太陽光発電施設の世界インベントリを使用した。その後、気象データを用いて、雲やエアロゾルが天のパーティーの邪魔者として太陽光を散乱させていなかった場合にこれらの施設が生産するであろう電力量を推定した。
数字は衝撃的だ：2023年には、潜在的な太陽光発電の4分の1以上が失われ、雲が20％以上、エアロゾルがさらに6％を占めた。これは500テラワット時以上に相当し、各1ギガワット容量の石炭火力発電所84基分の年間総出力に匹敵する。エアロゾルだけでも主要な原因である。2023年までの5年間に、世界は平均で年間250テラワット時の追加電力を生み出す太陽光発電容量を設置したが、そのうち75テラワット時をエアロゾルによって失った。そう、総容量が増え続けたため生産量は依然として増加したが、それはまるで足首に重りを縛り付けてマラソンを走るようなものだ。
エアロゾルは雲の形成を助け、さらなる損失を引き起こすこともあるが、研究者たちは雲の寄与は測定がより難しいため、直接的なエアロゾル効果に焦点を当てた。一部のエアロゾルは砂漠の塵などの自然源から来るが、世界はまだ砂漠に多くの太陽光発電を建設していないため、その影響は思ったよりも小さい。しかし、石炭はスター選手だ。主に石炭燃焼に由来する二酸化硫黄エアロゾルは、分析されたエアロゾルのほぼ半分を占める。通常は化石燃料に由来する炭素質物質も、さらに18％を占める。
影響は均等に分布していない。中国では、エアロゾルが太陽光発電の生産量を平均7.7％削減し、年間の太陽光発電成長の3分の1から半分を相殺している。研究者らは、中国における太陽光発電の損失の空間分布が、石炭火力発電容量の分布を反映していると指摘する。汚染データの分析によると、中国におけるエアロゾル関連損失の30％は石炭のせいとされる。米国では、ほとんどの太陽光発電は南部と西部にあり、石炭火力発電所は東部と北東部に集中しているため、年間損失は中国の半分以下、わずか3％である。
良いニュース：中国は対策を進めている。深刻な汚染問題の後、同国は高効率の石炭火力発電所を建設し、最悪の排出源の一部を廃止した。データはこれが太陽光発電に役立っていることを示しており、エアロゾルの影響は近年減少している。それでも、石炭が主要な競争相手の生産性を積極的に低下させる唯一の電源であることは注目に値する。これは、石炭をより迅速に廃棄する推進力となるはずだ。少なくとも、失われた石炭生産の一部は、太陽光発電の生産性向上によって相殺されるだろう。なぜなら、「効率的なエネルギーシステム」とは、ある燃料が別の燃料を妨害することに他ならないからだ。
この研究は『Nature Sustainability』に掲載されている。