Can Solar Rooftops Power the World?

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Der Ausbau der weltweiten Kapazitäten für erneuerbare Energien war schon immer ein heikler Balanceakt, und einer der vielen Teller, die wir dabei drehen müssen, ist die Landnutzung. Solar- und Windparks im Versorgungsmaßstab nehmen auf der ganzen Welt rasant an Größe und Verbreitung zu, auch direkt vor meiner eigenen Haustür. Aber es ist nicht nur der NIMBYismus, der die Erzeugung sauberer Energie erschwert, sondern auch ernsthafte ökologische und soziale Bedenken. Wann sind die negativen Auswirkungen der Standortwahl dieser riesigen Projekte die Vorteile wert? Wann sind sie es nicht? Angesichts dieser Fragen ist es verlockend, sich zu fragen: Wie viel Solarenergie könnten wir allein aus den Dächern herausholen? Könnte die Solaranlage auf dem Dach uns im Alleingang mit der gesamten Energie versorgen, die wir benötigen, und gleichzeitig rechtlichen Ärger und ökologische Konsequenzen vermeiden? Letztendlich … haben wir genug Platz für Solarenergie? Ich bin Matt Ferrell … willkommen bei Undecided. Dieses Video wurde Ihnen von Surfshark zur Verfügung gestellt, aber dazu später mehr. Wir haben auf dem Kanal viele faszinierende Möglichkeiten zur Steigerung und Verbesserung der Solarenergie besprochen, von einfacheren Modifikationen bis hin zu geradezu fantastischen. Aber wenn Sie schon eine Weile zugeschaut haben, ist Ihnen vielleicht ein Muster in der von mir behandelten Technologie aufgefallen: Das hartnäckigste Hindernis für eine weit verbreitete Nutzung sind in der Regel die Kosten (zumindest im Moment). Wenn man komplett auf Solarenergie auf dem Dach setzt, ist das nicht so einfach. Stattdessen geht es um Prioritäten. Lassen Sie uns jedoch einen Moment innehalten und darüber sprechen, warum Sie „Alle Dächer abdecken “ sollten! Ansatz überhaupt. Solarenergie im Versorgungsmaßstab ist definitiv der Kohle vorzuziehen, aber wenn man neue (alte) Wege beschreitet, spielen weit mehr Überlegungen eine Rolle als nur die Ästhetik. Zum einen können Solarparks beim Bau eine Menge Wasser aufnehmen – im Wert von mehreren Tausend Hektar. In einigen Gebieten gefährden diese Bauprojekte die Wasserversorgung der Anwohner, die auf Grundwasserleiter angewiesen sind, die schwer zu überwachen und zu erhalten sind. Leider verfügen die gleichen Gebiete, die über viel Sonnenschein verfügen, auch über begrenzte Wasserressourcen zum Leben. Dann gibt es noch andere Arten, wie das Leben in der Umgebung gestört wird: Baulärm, Staubstürme, Blendung und natürlich die Vertreibung von Wildtieren. Wenn also ein Projekt wie das Aratina Solar Center die Zerstörung staatlich geschützter Joshua-Bäume in Kalifornien beinhaltet, ist es nicht unangemessen zu fragen, ob es die beste Entscheidung ist, mit dem Bau in großem Maßstab fortzufahren . Und dies ist keineswegs der einzige Solarpark, der auf den Widerstand von Nachbargemeinden und Naturschützern stößt. Vertrauen Sie mir, es gibt auch welche in meiner Gegend. Selbst wenn es diesen Vorschlägen gelingt, das Wirrwarr von Bürokratie und öffentlichen Kommentaren zu überwinden, dauert es immer noch lange, bis sie online gehen. Dies gilt insbesondere für die USA, die derzeit unter einem Rückstand bei der Netzanbindung leiden, der länger dauert als eine CVS-Quittung. Bevor Energieversorger ihre Pläne umsetzen können, müssen sie eine Folgenabschätzung durchführen. Ab geht es in die sogenannten „Interconnection Queues“. Über 95 % der Projekte, die in diesen Verbindungswarteschlangen im Leerlauf sind, sind für erneuerbare Energien bestimmt, wobei die Solarenergie die überwiegende Mehrheit davon ausmacht. Und bis Ende 2023 belief sich die kombinierte Erzeugungskapazität der auf eine Bewertung wartenden Projekte auf fast 2,6 Terawatt, was mehr als dem Doppelten der bestehenden Erzeugungskapazität der USA entspricht … insgesamt. Nicht alle dieser Solar- Hoffnungsträger schaffen es bis zum Abschluss – die meisten schaffen es sogar nicht. Man könnte also sagen, dass wir etwas im Rückstand sind. Allerdings können Solaranlagen auf Dächern viele dieser Hindernisse problemlos überwinden. Obwohl ich Ihnen aus eigener Erfahrung sagen kann , dass die Investition in Solarmodule Sie definitiv nicht davor bewahrt, die Hölle zuzulassen, ist es nicht so, dass Sie sich für eine Auswirkungsstudie anstellen müssen. Sie nutzen den Raum, der Ihnen bereits zur Verfügung steht, anstatt noch mehr Land zu erschließen. Und Sie können den Strom, den Sie vor Ort erzeugen, nutzen, sodass Sie nicht von Übertragungsleitungen abhängig sind. Was wäre also, wenn wir komplett auf Solaranlagen auf dem Dach setzen würden? Wie viel unserer Energieversorgung könnte allein von Dächern kommen? Bevor wir versuchen, diese knifflige Frage zu beantworten, gibt es noch eine weitere Technologie, die nicht knifflig ist … und Ihnen wirklich in Ihrem täglichen digitalen Leben helfen kann, und das ist der heutige Sponsor, Surfshark. Ich benutze Surfshark schon seit einer gefühlten Ewigkeit und habe so viel Nutzen daraus gezogen. Ich war erst kürzlich in Kanada und habe einen Windpark besucht, um zu sehen, wie der Bau abläuft, und habe Surfshark in meinem Hotelzimmer verwendet, um den Eindruck zu erwecken, dass meine IP-Adresse wieder hier in den USA wäre, um einige Fernsehsendungen zu streamen . Surfshark ist ein schnelles, einfach zu verwendendes VPN voller unglaublicher Funktionen, das Sie mit einem Konto auf einer unbegrenzten Anzahl von Geräten installieren können. Aber das ist nicht alles. Sogar Einkaufsdienste richten ihre Preise manchmal nach Ihrem Standort, sodass Sie Ihren Standort ändern können, um sicherzustellen, dass Sie das beste Angebot erhalten. Sie verfügen auch über Add-ons zu ihrem VPN-Dienst, mit denen Sie Dinge wie Surfshark Alert freischalten können, die Sie darüber informieren, wenn Ihre E-Mail-Adresse oder persönlichen Daten, wie z. B. Passwörter, im Zuge einer Datenschutzverletzung online preisgegeben wurden. Im Moment gibt es ein Sonderangebot … verwenden Sie meinen Code UNDECIDED, um bis zu 4 zusätzliche Monate kostenlos zu erhalten. SurfShark bietet eine 30-tägige Geld-zurück-Garantie, sodass Sie kein Risiko eingehen, es selbst auszuprobieren. Ich benutze Surfshark seit Jahren und liebe es. Link ist in der Beschreibung unten. Vielen Dank an Surfshark und an euch alle für die Unterstützung des Kanals. Was wäre also, wenn wir komplett auf Solaranlagen auf dem Dach setzen würden? Wie viel unserer Energieversorgung könnte allein von Dächern kommen? Naja...ich kann es dir nicht sagen. Jedenfalls nicht auf Anhieb . Die bloße Hypothese, was wir möglicherweise mit Solaranlagen auf Dächern erzeugen könnten, lässt sich nicht ausreichend auf eine einzige Statistik reduzieren, selbst wenn man Einschränkungen anwendet und beispielsweise nur eine bestimmte Region abdeckt. Es gibt einfach zu viele Variablen, um sie zu berücksichtigen, daher ist es keine Überraschung, dass Forscher seit Jahren versuchen, diese Frage zu beantworten. Ich kann Ihnen keine aussagekräftige Gesamtzahl dafür nennen, wie viel Solar auf Dächern in vollem Umfang zu bieten hat. Was ich tun kann, ist aufzuschlüsseln, wie Forscher das Thema angegangen sind – und zwar anhand verschiedener Potenzialmessungen. Sogar der Begriff „Potenzial“ selbst hat mehrere Subtypen, wenn es darum geht, zu berechnen, was wir mit erneuerbaren Energien erreichen können. Infolgedessen erhalten Sie unterschiedliche Werte, je nachdem, welche Art von Potenzial Sie betrachten. Wenn Sie sich eine Pyramide des Potenzials vorstellen, wie sie das US-amerikanische National Renewable Energy Laboratory (NREL) hier hat ... ... dann beginnt die Grundlage mit den physikalischen Einschränkungen von Solaranlagen auf Dächern. Wie viel Strahlung trifft überhaupt auf ein bestimmtes Dach? Natürlich kann die Gesamtstrahlungsmenge, die eine Oberfläche empfängt, derzeit nicht annähernd die Energie erreichen, die sie letztendlich produziert, und das liegt nicht nur an der Shockley-Queisser-Grenze eines Solarpanels. Das bringt uns zum technischen Potenzial der Solarenergie: Was kann ein bestimmtes System in einer bestimmten Umgebung und wie gut funktioniert es? Hier ist die Sache: Wie das NREL es definiert, schätzt das technische Potenzial ab, was Sie physisch einsetzen können, „ohne Rücksicht auf Markt-, Wirtschafts- oder politische Einschränkungen“. Mit anderen Worten: Die Angabe einer technischen Potenzialzahl für Solardächer liefert kein vollständiges Bild. Wir müssen uns immer noch damit auseinandersetzen, wie Kosten, Richtlinien, Vorschriften und die öffentliche Reaktion das einschränken, was es in der realen Welt tatsächlich für uns tun kann. Zu PV oder nicht zu PV; das ist hier die Frage. Als Beispiel dafür, wie sich die Unterschiede zwischen dem Potenzial und dem Möglichen ändern, können wir uns eine Studie aus dem Jahr 2016 ansehen, die von Forschern der Yonsei-Universität in Seoul, Korea, veröffentlicht wurde. Das Forschungsteam konzentrierte sich auf den Gangnam-Bezirk der Hauptstadt (ja, diesen) und folgte bei seiner Analyse einem dreistufigen Prozess zur Bestimmung des physischen, geografischen und technischen Potenzials des Gebiets. In dieser speziellen Studie bezieht sich „physikalisch“ auf die „gesamte Sonneneinstrahlung auf dem Dach“, „geografisch“ auf „verfügbare Dachfläche für Solar-PV-Installation“ und das technische Potenzial auf die endgültige Stromerzeugung. Hier ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse, die Jahreswerte darstellen: Physisches Potenzial – 9.287.982 Megawattstunden Geografisches Potenzial – 4.964.118 Quadratmeter Technologisches Potenzial – 1.130.371 Megawattstunden Beachten Sie, dass „geografisches Potenzial“ in Quadratmetern und nicht in Megawattstunden ausgedrückt wird, da es den Durchschnitt darstellt Größe der Dachfläche, die mit Solarpaneelen kompatibel ist. Man merkt also sofort, dass es eine große Lücke zwischen den physischen und technologischen Möglichkeiten gibt. Wie die Forscher schreiben, können „nur 12,17 % des physischen Potenzials erreicht werden.“ als Strom erzeugt.“ Diese Ergebnisse bedeuten jedoch nicht, dass sich Solaranlagen auf Dächern nicht lohnen . Um diese Zahl ins rechte Licht zu rücken: CEIC Data geht davon aus, dass Seouls höchster Stromverbrauch aller Zeiten zwischen Januar 1997 und Mai 2018 im August 2016 lag, dem Jahr, in dem die Studie zum Solarpotenzial veröffentlicht wurde. Diese Zahl betrug durchschnittlich 4,8 Millionen Megawattstunden. Auf diese Weise könnte eine Solaranlage auf dem Dach eines der 25 Bezirke Seouls ein Viertel des Energiebedarfs der gesamten Stadt decken. Das ist beeindruckend. Mein Punkt ist jedoch, dass die Studie zeigt, dass die Feststellung der Eignung von Solaranlagen auf Dächern selbst für eine einzelne Region eine vielschichtige und mühsame Aufgabe ist. Ganz zu schweigen von all den anderen Umständen, die über die Rentabilität von Solaranlagen auf Dächern entscheiden können … einschließlich der Aspekte der Lebensqualität, die ihre Akzeptanz bei den Menschen bestimmen, denen sie dienen soll (auf die wir bereits eingegangen sind). Es geht nicht nur um die buchstäbliche Sternenkraft der Solarenergie. Auch solche Faktoren müssen Forscher berücksichtigen … Grundsätzlich kommt man nicht umhin, Annahmen zu treffen … und je nachdem, welche Annahmen man trifft, kann das theoretische Solarstrompotenzial stark variieren. Daher können sich die von einem Forschungsteam entwickelten Schätzungen um Größenordnungen von denen anderer unterscheiden. Wie ausgeprägt diese Unterschiede sind, können Sie in dieser Grafik anhand einer Übersicht über Solarpotenzialstudien auf Dächern sehen . Daher ist es schwierig genug, die notwendigen Näherungen zu sammeln und zu verfeinern, um eine fundierte Schätzung über das Solarpotenzial anzustellen. Aber egal wie präzise Ihre Daten sind, theoretische Pläne können nicht die Zukunft vorhersagen oder jede Entscheidung einer Gemeinschaft, Regierung oder Einzelperson vorwegnehmen. Möglicherweise entdecken Sie den ultimativen Solarstandort … aber es gibt keine politischen Anreize, um etwas daraus zu machen. NREL fasst es in einer Anfang des Jahres veröffentlichten Studie über Gemeinschaftssolaranlagen ziemlich genau zusammen: „Realistisch gesehen beträgt der potenzielle Nutzenzuwachs nur einen Bruchteil dieser High-End- Schätzungen, die auf der technischen potenziellen Kapazität basieren.“ Was machen wir jetzt? Die Wahrheit ist, dass bei der Abwägung der Kompromisse zwischen Solarparks im Versorgungsmaßstab und einer weit verbreiteten Dachoffensive möglicherweise der Wald vor lauter Bäumen fehlt … oder vielleicht die Sonne vor lauter Strahlen. Da ein großer Teil der Effizienz der Solarenergie standortabhängig ist, macht es keinen Sinn, sich allgemein für das eine oder das andere einzusetzen, und wir müssen uns auch nicht damit begnügen. Panels können das Ökosystem, in dem sie installiert sind, beeinträchtigen, es aber auch direkt verbessern. Die Agrarvoltaik ermöglicht es uns beispielsweise, eine symbiotische Beziehung zwischen der Landwirtschaft von Nahrungsmitteln und der Solarenergieerzeugung herzustellen. Paneele können Pflanzen vor Witterungseinflüssen schützen, den Wasserverbrauch reduzieren, Tieren Schatten spenden und als Knotenpunkte für die Anlockung von Bestäubern fungieren – was zufälligerweise die häufigste Anwendung von Agri-PV in den USA ist. Ich habe ein ganzes Deep-Dive-Video über die Praxis, wenn Sie interessiert sind. Es gibt auch Praktiken wie Solarweiden oder das Freilassen von Nutztieren auf Feldern voller Solarpaneelen, die dann in die Stadt gebracht werden. Durch die Zusammenarbeit mit Schafen und Kühen können wir sowohl überwucherte Rasenflächen als auch die Wartungskosten reduzieren , da sie die ansonsten teure Rolle des Platzwarts übernehmen . Wenn Ihnen das Konzept „Solar-über-Boden“ auf die Nerven geht, habe ich auf dem Kanal bereits ausführlicher auf die Erweiterung der Landwirtschaft auf diese Weise eingegangen , damit Sie wissen, was zu tun ist. Nachdem wir nun über das Land gegangen sind, was ist mit dem Wasser? Lassen Sie mich Ihnen eine Idee vorstellen: Floatovoltaik oder Solarmodule, die Strom auf mehr als eine Weise auffangen. Jede Art von Wasser ist geeignet, vom offenen Meer bis hin zu Seen. Aber wir können die gleiche Flexibilität wie Solardächer erreichen, indem wir Module in alle Arten von Architektur integrieren – einschließlich Bewässerungskanälen und Dämmen. Vor einiger Zeit habe ich mich eingehend mit der Strömung der Kanal-Floatovoltaik-Projekte von Indien nach Kalifornien befasst. Seitdem wurden Anfang des Jahres ähnliche Bemühungen in Oregon und Utah in den USA gestartet . Erst in diesem Sommer haben die Philippinen ihr bisher größtes PV-Bewässerungssystem eingeweiht, das erste, das über einem Kanal gebaut wurde. Und wenn Sie mein Video über Kleinwasserkraft gesehen haben, erinnern Sie sich vielleicht an unsere Diskussion über einen bestimmten Wasserkraft-Giganten: den Itaipú-Staudamm an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay. Der Damm liefert bereits etwa 90 % davon Paraguays Strom und 15 % des brasilianischen Stroms. In einer im Mai veröffentlichten Studie argumentiert das Beratungsunternehmen PSR, dass die bestehende installierte Leistung des Wasserkraftwerks von 14.000 Megawatt nahezu verdoppelt werden könnte, wenn nur 10 % der Fläche seines Stausees für schwimmende Photovoltaik reserviert würden. Ganz zu schweigen von dem sonnigen Spektrum an Solarnischen wie Schallschutzwänden, Balkonen, Werbetafeln, Zäunen, Fußwegen ... und sogar Denkmälern. Bis 2025 wird Amsterdam Solarpaneele auf Dächern in Schutzgebieten der Stadt zulassen. Wie ist das für „in meinem Hinterhof“? Sollten wir uns einen neuen Begriff einfallen lassen? IMBYismus vielleicht? Wir lassen das N einfach weg. Wenn man erst einmal untersucht, wie soziale und wirtschaftliche Einflüsse das technische Potenzial der Solarenergie fördern oder behindern können, wird schnell klar, dass unser Hauptkonflikt nicht der Weltraum ist. Es ist ein täuschend einfacher Plan, so viele Sonnenkollektoren wie möglich auf so vielen Dächern zu platzieren. Es ist viel schwieriger, Prioritäten einzuschätzen und Auswirkungen im Einzelfall zu antizipieren. Aber wenn der massive Anstieg der Solarenergie , der langfristige Kostenrückgang und die allgemeine technologische Reife überhaupt etwas bewirkt haben, dann ist es, dass es uns keineswegs an Optionen mangelt. Also ja, wir haben Raum für Solarenergie, der keine Abholzung großer Landstriche erfordert. Die Dual-Use-Implementierung scheint der Schlüssel zu sein. Aber was denkst du? Welche Dual-Use-Solarimplementierungen wecken Ihr Interesse? Schauen Sie sich die Kommentare an und lassen Sie es mich wissen. Hören Sie sich unbedingt meinen Folge-Podcast „Still TBD“ an, in dem wir das Gespräch weiterführen werden. Vielen Dank wie immer an meine Gönner für Ihre anhaltende Unterstützung und ein herzliches Willkommen an Rikki, Mark Loveless, Aaron Addleman und Bill Northrup. Wir sehen uns im nächsten. ...