أصبحت مصادر الطاقة البديلة تحظى بشعبية متزايدة ، كل عام يزداد عدد محطات الطاقة الشمسية ومزارع الرياح ومحطات الطاقة الحرارية الأرضية. يعتقد الكثيرون أن الانتقال إلى الطاقة الخضراء سيساعد على تقليل معدل الاحترار المناخي ، إذا لم تتوقف هذه العملية على الإطلاق.
لكن الحقيقة هي أن مصادر الطاقة البديلة نفسها تؤثر أيضًا على المناخ. صحيح ، لكي يصبح هذا التأثير قابلاً للتتبع أكثر أو أقل ، يجب أن يكون هناك الكثير من المصادر. قرر علماء هارفارد لي ميللر وديفيد كيت التحقق مما سيحدث إذا أصبحت مزارع الرياح المصدر الرئيسي للكهرباء ، على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة.
للتحقق ، تم إنشاء نموذج مناخي واسع النطاق للولايات المتحدة القارية. في المناطق التي توجد فيها رياح قوية ، نشر العلماء عددًا كبيرًا من مزارع الرياح. تم تحقيق الأداء العام لهذه الأنواع من مصادر الطاقة في نموذج terawatt. وهذا يغطي كل احتياجات البلاد من الطاقة.
أظهر النموذج أنه إذا قمت ببناء عدد كبير من مزارع الرياح ، فستصبح أكثر دفئًا في الولايات المتحدة القارية - سترتفع درجة الحرارة بنحو 0.2 درجة مئوية. في المناطق التي توجد بها معظم المحطات ، ستزداد درجة الحرارة بمقدار نصف درجة (وهذا يعني متوسط المؤشر السنوي).
وتجدر الإشارة إلى أن نتائج الاختبار للنموذج تتزامن مع نتائج القياسات الحقيقية - حيث توجد العديد من المحطات حقًا ، ترتفع درجة الحرارة تقريبًا كما توقع العلماء.
التغييرات ملحوظة أكثر في الليل وأقل خلال النهار. والحقيقة هي أن سطح الأرض يسخن خلال النهار تحت تأثير الشمس ، ويصعب تتبع تأثير مزارع الرياح. ولكن في الليل ، عندما تبرد التربة ، تكون التغييرات ملحوظة للغاية - متوسط درجة حرارة التربة في هذه المناطق أعلى قليلاً من درجة حرارة التربة في نفس المنطقة المناخية ، خالية من "طواحين الهواء".
ومع ذلك ، فإن التغييرات أقل أهمية بكثير من تلك التي نراها الآن - حرق المعادن القابلة للاشتعال والوقود يؤثر على المناخ بشدة. لن يؤثر التسخين بنصف درجة عمليًا على النظم البيئية ، ولن تتأثر الطبيعة كثيرًا. بالطبع ، ستكون هناك بعض العوامل السلبية ، ولكن ليس هناك الكثير منها ، خاصة على المدى الطويل.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن التغييرات المذكورة أعلاه لا تنتشر على مستوى العالم - سترتفع درجة الحرارة قليلاً في منطقة معينة ، ولكن ليس في جميع أنحاء العالم.
أما بالنسبة للاحتباس الحراري ، فهو يتغير كثيرًا - فهذه الآلاف والآلاف من التغيرات الكبيرة والصغيرة في نظام درجة الحرارة في جميع مناطق العالم ، والتغيرات في مستويات هطول الأمطار وأماكن هطول الأمطار ، وتأثيرها على النظم البيئية.
يحلل نموذج Miller-Kate تغير المناخ ، بما في ذلك آثار الاحترار العالمي ، عندما يتم استبدال معظم مصادر الطاقة التقليدية بمزارع الرياح. كما اتضح ، إذا تم استبدال حرق الوقود بواسطة مزارع الرياح بحلول عام 2080 ، فيمكن وقف الاحترار العالمي. بالطبع ، هذا مجرد سيناريو افتراضي - يدرك العلماء أن كل هذا ليس واقعيًا عمليًا. ومع ذلك ، فإن نتائج البحث كاشفة للغاية.
بالإضافة إلى ذلك ، يوضح النموذج أن مزارع الرياح تحتاج إلى بناء ليس فقط في الولايات المتحدة - فقط في هذه الحالة لن يكون هناك احترار عالمي. إذا تم تركيب توربينات الرياح في الولايات المتحدة فقط ، فإن الاحترار العالمي سيطور الهجوم بشكل أكبر ، فلن يكون هناك معنى كبير في استبدال المصادر التقليدية بالطاقة البديلة.
أما النموذج ، فيجب دراسته بعناية أكبر من أجل توفير سيناريوهات مختلفة. على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن يتصور أن الكهرباء المولدة من مزارع الرياح سيتم تشغيلها بواسطة السيارات الكهربائية ، والتي ستحل محل معظم السيارات العادية. في هذه الحالة ، ستحتاج مزارع الرياح إلى المزيد ، الأمر الذي سيزيد بدوره من التأثير السلبي لمزارع الرياح على المناخ.
تجدر الإشارة إلى أن النموذج يوفر أيضًا الخيار عندما تصبح الألواح الشمسية المصدر الرئيسي للطاقة. في هذه الحالة ، نحن لا نتحدث عن رفع درجة الحرارة - متوسط درجة الحرارة السنوية للمناطق التي توجد بها معظم المحطات الشمسية سترتفع بمتوسط 0.02 درجة مئوية ، وهي قيمة صغيرة تتلاشى ولا تؤثر على أي شيء. تؤثر الألواح الشمسية على المناخ عن طريق تغيير بياض التربة - يزداد هذا المؤشر بشكل ملحوظ ، مما يعني أننا نتحدث عن خفض مستوى الإشعاع الشمسي لكل منطقة.
ومع ذلك ، يعتقد العلماء أن المستقبل يكمن في مزارع الرياح ، بالطبع ، في تلك المناطق حيث تكون الرياح قوية جدًا. "الرياح كمصدر للطاقة هي أكثر فائدة بكثير من المعادن القابلة للاحتراق - بما في ذلك الأثر البيئي على المدى الطويل. علاوة على ذلك ، على الرغم من حقيقة أن تأثير محطات طاقة الرياح على البيئة محدد ، إلا أنه لا يمكن خصمه ، ولكن يجب دراسته ، ”يقول مؤلفو الدراسة.
جول ، 2018. دوى: 10.1016 / j.joule.2018.09.09.009