光伏发电在应对气候变化方面优于植树造林

以色列科学家计算了光伏电站和植树造林项目需要多长时间才能抵消土地变暗造成的变暖影响。结果表明,在旱地,光伏发电的效率比植树造林高50倍以上。

以色列魏茨曼科学研究所的研究人员比较了地面光伏发电和陆地造林在应对气候变化方面的竞争,发现前者可能更有机会。

对于他们的模拟,科学家们创建了一个新的指标,他们称之为“收支平衡时间”(BET)。它计算了这两种技术对碳排放产生影响并抵消土地变暗造成的变暖影响可能需要的时间。

“光伏发电可以极大地减少人为碳排放。森林恢复可以为积极消除大气碳提供直接手段,从而在减缓气候变化努力中发挥重要的补充作用,”研究人员表示,“然而,两者都对土地面积有较高的需求,这可能会导致对有森林的土地的竞争。“

为了检查哪种土地利用效率更高,科学家们在以色列南部进行了一系列测量,他们说那里是旱地的高度代表。“旱地占地球陆地表面的很大一部分,其中近一半是半干旱地区,因此潜在的造林项目引起了人们的关注。然而,它们也有可能拥有很大一部分公用事业规模的光伏发电场,”该组织解释说,这是其重点。

发现

至于光伏对地表温度的影响,学者们在以色列阿拉瓦谷的一个极度干旱地区的光伏场上进行了研究,该地区毗邻凯图拉基布兹。该油田面积75,600平方米,装机容量4.9兆瓦。这是与同一区域的背景测量值进行比较的。

根据他们的测量,光伏电站的显热为 359 W/㎡。相比之下,周围的背景为199W/㎡。反照率水平分别为 0.2 和 0.37。但根据测算,光伏电站每年可抑制碳排放14.9公斤·平方米。

至于植树造林对高温的影响,科学家在以色列内盖夫沙漠北缘的亚蒂尔森林进行了测量。它坐落在占地 2,800 公顷的绿化带中,主要种植耶路撒冷松树。然后将来自那里的数据与从背景沙漠收集的数据进行比较。

本例中,测量显示造林区显热为522 W/㎡,背景为225 W/㎡。造林区的反照率水平为0.12,沙漠地区的反照率水平为0.27。据计算,由于光合作用,每年固碳量为0.15 kg/㎡。

研究人员表示:“结果表明,在旱地,光伏发电场的效率比植树造林高出 50 倍以上。”他补充说,旱地光伏发电场大约需要 1.4-3.6 年才能达到收支平衡,而植树造林则需要 94-175 年才能实现收支平衡。

温带和热带气候

此外,研究人员随后利用他们的方法计算了其他气候(即温带和热带)光伏发电和造林的收支平衡时间。这些数据基于之前分别在德国和巴拿马进行的研究。研究结果发表在《PNAS Nexus》上发表的《全球气候变化减缓策略中光伏发电效率大大优于植树造林效率》中。

他们补充道:“虽然在较为温和的气候下,造林相对于光伏发电的相对效率显着提高,但光伏发电的 BET 速度仍比造林快 20 倍左右。”他们指出,在热带和温带气候下,光伏发电所需的时间会更少 一年不到,温带造林需要18.5年,热带造林需要15.4年。

他们总结道:“光伏发电可以防止的碳排放量远高于植树造林所能吸收的碳排放量。” “然而,积极清除过去排放的碳以及可能以生物量和土壤有机质的形式长期储存,为植树造林提供了重要的优势。与这种纯粹的气候视角相比,森林还提供了许多其他生态效益。”

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