Уголь, как мы все знаем, является бесспорным чемпионом в тяжелом весе по загрязнению. Он выбрасывает больше углерода на единицу энергии, чем любое другое топливо, в придачу с восхитительным коктейлем из аэрозолей диоксида серы и оксидов азота, а также очаровательным подарком в виде золы с токсичными металлами. Польза для здоровья от замены угля более чистой энергией обычно оценивается как значительно превышающая затраты на новое оборудование. Но новое исследование предполагает, что вмешательство угля выходит за пределы человеческих легких — он активно подрывает свою собственную конкуренцию.

Исследователи обнаружили, что аэрозоли — как природные, так и созданные человеком — значительно сокращают мощность, которую мы могли бы получать от солнечных панелей, на сотни тераватт-часов в год. И значительная часть этих аэрозолей поступает от сжигания угля. Исследование, проведенное группой из Великобритании, использовало новый глобальный реестр солнечных установок, объединяя известные данные с проанализированными с помощью ИИ спутниковыми снимками и краудсорсинговыми записями местоположений. Затем они использовали данные о погоде, чтобы оценить, что эти установки производили бы, если бы облака и аэрозоли не рассеивали солнечный свет, как небесные вредители на вечеринке.

Цифры поразительны: в 2023 году было потеряно более четверти потенциальной солнечной энергии, причем на облака приходится более 20 процентов, а на аэрозоли — еще 6 процентов. Это составляет более 500 тераватт-часов — эквивалент полного годового объема производства 84 угольных электростанций мощностью 1 гигаватт каждая. Аэрозоли сами по себе являются главным виновником. За пять лет до 2023 года мир установил достаточно солнечных мощностей, чтобы генерировать в среднем 250 тераватт-часов дополнительной энергии в год, но потерял 75 тераватт-часов из-за аэрозолей. Да, производство все равно росло, потому что общая мощность продолжала увеличиваться, но это как бежать марафон с гирей, привязанной к лодыжке.

Аэрозоли также могут способствовать образованию облаков, вызывая дополнительные потери, но исследователи сосредоточились на прямых эффектах аэрозолей, поскольку вклад облаков измерить сложнее. Некоторые аэрозоли поступают из природных источников, таких как пустынная пыль, но мир пока не построил много солнечных станций в пустынях — так что это менее значимый фактор, чем можно подумать. Уголь, однако, является звездным игроком. Аэрозоли диоксида серы, в основном от сжигания угля, составляют почти половину проанализированных аэрозолей. Углеродсодержащий материал, также обычно от ископаемого топлива, составляет еще 18 процентов.

Влияние распределено неравномерно. В Китае аэрозоли снижают производство солнечной энергии на 7,7 процента в целом и компенсируют от трети до половины ежегодного роста солнечной энергии. Пространственное распределение потерь солнечной энергии в Китае, отмечают исследователи, отражает распределение угольных электростанций. Анализ данных о загрязнении показывает, что 30 процентов потерь, связанных с аэрозолями, можно списать на уголь. В США большая часть солнечной энергии сосредоточена на юге и западе, в то время как угольные станции сгруппированы на востоке и северо-востоке, поэтому годовые потери составляют менее половины от китайских — всего 3 процента.

Хорошая новость: Китай наводит порядок. После серьезных проблем с загрязнением страна построила высокоэффективные угольные электростанции и вывела из эксплуатации некоторые из худших. Данные показывают, что это помогает солнечной энергии: влияние аэрозолей снизилось за последние годы. Тем не менее, примечательно, что уголь, похоже, является единственным источником энергии, который активно снижает производительность своего основного конкурента. Это должно дать некоторый стимул отказаться от угля быстрее — по крайней мере, часть потерянного производства угля будет компенсирована повышенной производительностью солнечной энергии. Потому что ничто так не говорит об «эффективной энергосистеме», как одно топливо, саботирующее другое.

Исследование опубликовано в Nature Sustainability.