Vědci zmapovali všechny solární elektrárny na světě pomocí umělé inteligence. Chtějí předpovídat jejich výnos - Euro.cz

Zprávy

Přihlášení

Vědci zmapovali všechny solární elektrárny na světě pomocí umělé inteligence. Chtějí předpovídat jejich výnos

,
Vědci zmapovali všechny solární elektrárny na světě pomocí umělé inteligence. Chtějí předpovídat jejich výnos
Zdroj: Pxfuel
  • Výzkumný tým z Oxfordu vyvinul systém strojového učení, který na satelitních snímcích zmapoval všechny fotovoltaické elektrárny na světě

  • Cílem studie je zefektivnit odhadování jejich kapacit na základě podnebí a rozšíření možností využití sluneční energie

  • Pokud by se vystavěly na vhodných místech další elektrárny, mohly by zásobit energií rozvojové země a elektřina z obnovitelného zdroje by mohla začít cenově konkurovat té konvenční

Solární energie se zlevňuje. Od roku 2010 její cena klesla o 82 procent, píše vědec Lucas Kruitwagen pro web The Conversation. V současnosti jedna kilowatthodina elektřiny z distribuční sítě stojí něco málo přes pět korun. Za metr čtvereční fotovoltaických panelů dáte včetně nákladů na instalaci a podpůrnou elektroniku podle webu E.ON čtyři tisíce korun. Abyste se dostali na průměrnou cenu elektřiny, která činí 5,3 koruny, potřebujete za pomoci slunce vyrobit 755 kWh. To odpovídá asi tříměsíční spotřebě rodiny žijící ve středně velkém domě.

Cena energií z fosilních paliv stále stoupá, což dává elektřině z obnovitelných zdrojů první reálnou šanci konvenčnímu palivu konkurovat. Elektřina, při jejíž výrobě nevzniká odpad, může být poprvé od svého vynalezení levnější než spalování uhlí. Nicméně podle Mezinárodní agentury pro energii by se do roku 2040 musel objem energie vyrobené fotovoltaickými články zdesetinásobit, pokud by to mělo zmírnit světovou chudobu a zároveň udržet globální oteplování pod hranicí dvou stupňů.

Seznam výrobců elektřiny

Nicméně hlavní překážky obnovitelné energie zůstávají stejné. Její výroba závisí na počasí. Množství světla, které na panely dopadá, se mění během dne, v průběhu roku i na základě oblačnosti. To znamená, že energie sesbíraná během slunečných dní se musí uskladnit do baterií, kde čeká, až se obloha zatáhne. Další úpravu pak potřebuje rozvodná síť, aby se elektřina mohla dostat do všech koutů světa. Navíc solární elektrárny zabírají prostor – území, které by se dalo využít k pěstování potravin, bydlení nebo obnovy přírody. V případě každého pole je nutné rozhodnout, zda se vyplatí ho obětovat elektřině.

Umělá inteligence umí odhalit UFO i chytit zloděje. Absolvent ČVUT Denys Rozumnyi dělá 3D rekonstrukce rozmazaných objektů

Výzkumník klimatických změn a umělé inteligence Lucas Kruitwagen z Oxfordské univerzity s kolegy nedávno napsal článek, který publikovali v časopise Nature. Jejich text obsahuje seznam všech velkých solárních elektráren na světě. Označením velké se rozumí, že za poledního slunce generují alespoň deset kilowattů. Pro srovnání průměrná střecha obytného domu obložená soláry zvládne vyprodukovat asi pět kilowattů.

Pak za pomoci strojového učení vědci vytvořili algoritmus, který umí fotovoltaická zařízení rozpoznat na satelitních snímcích. Tento systém nasadili na 550 terabytů fotografií a spustili výpočet. Ten na základě dat o poloze a podnebí předpovídá průměrnou efektivitu elektráren na generace dopředu.

Počítač prohledal téměř polovinu pevniny, s výjimkou oblastí příliš odlehlých na osídlení. Celkem vědecký tým objevil 68 661 solárních elektráren. Výzkumníci sečetli jejich plochu, vyloučili nepřesnosti strojového učení a zjistili, že celkem bylo možné v roce 2018 na Zemi vyrábět 432 gigawattů solární energie. To je velmi blízko k odhadu organizace IRENA (International Renewable Energy Agency), která tvrdí, že společná kapacita fotovoltaických článků byla tou dobou 420 gigawattů.

Prostor pro panely

Studie zároveň dokázala, že celková plocha panelů mezi lety 2016 a 2018 vzrostla o 81 procent. Dle satelitních snímků se nejvíce stavělo v Indii (184procentní nárůst), v Turecku (143procentní nárůst), v Číně (120procentní nárůst) a v Japonsku (119procentní nárůst). Výzkumníci mapovali rozlehlá pole panelů v pouštích, která produkují gigawatty elektřiny v Chile, Jižní Africe, Indii a severozápadní Číně. V potaz brali i pokrytí velkých střech solárními články za účelem výroby elektřiny pro komerční nebo průmyslové využití. To se často dělá v Kalifornii a Německu, zatímco v Anglii a Severní Karolíně se objevují elektrárny na polích mezi zemědělskou půdou. V Jižní Koreji je pak instalují i do měst.

Výsledky výpočtu na úrovni států se podobají statistikám IRENA pro jednotlivé země. Agentura svá data získává na základě dotazníků, oficiálních dokumentů a informací o průmyslu. Na rozdíl od ostatních statistik a odhadů vzniklých podle množství jendotlivých elektráren však Kruitwagenův tým jako první bere v potaz mezery v elektrickém pokrytí, obzvlášť v rozvojových zemích. Právě tam se diskutuje o tom, že by solární energie mohla dopřát světlo více domácnostem. Zároveň by využívání obnovitelných zdrojů mohlo omezit znečištění vzduchu, které právě v těchto státech představuje velký problém.

Ideální mix energií

Ve všech zemích, rozvojových i rozvinutých, představují data vědeckého týmu výsledky reálných měření, nezkreslené údaji od vlád či firem. Navíc informace z konkrétních území jsou klíčová pro přenos elektrické energie. Technici i účastníci trhu s elektřinou musí přesně vědět, kde se solární elektrárny nacházejí. Jen tak mohou zjistit, kolik elektřiny jsou jednotlivé články schopny vyrobit. Strojové učení totiž umí na základě dat o poloze předpovídat obvyklé počasí pro zvolené místo.

Takto přesné odhady umožní efektivněji určit poměr solární a konvenční energie, který lze v dané zemi pustit do rozvodné sítě. Když budeme moci lépe předvídat činnost solárních elektráren, bude možné jim dát větší prostor a uchovávat si menší zásobu energie z fosilních paliv. Navíc méně sankcí za nadprodukci nebo podprodukci umožní start menších fotovoltaických projektů.

Airbus testuje solární letadlo, které na nebi vydrží až šest měsíců a dostane internet i do nejzapadlejších koutů světa

Pomocí katalogu satelitních snímků dokázali výzkumníci odhadnout podrobnosti ohledně instalace 30 procent elektráren. Na základě takových dat se pak dají odhadnout přesné podmínky, které vedou k rozptylu sluneční energie. To umožní vládám jednotlivých zemí lépe rozdělovat dotace a podporovat výstavbu panelů na správných polích.

Zadání přesných lokací jednotlivých fotovoltaických elektráren také pomáhá výzkumu nezamýšlených důsledků růstu výroby solární energie. Autoři studie přišli na to, že solární panely se globálně nejčastěji vyskytují na polích, loukách a pouštích. Proto je nutné vědět, jaký vliv mají fotovoltaická zařízení na biodiverzitu, pěstování potravin a krajinu jako takovou, předtím, než se v příštích dekádách jejich kapacity zdesetinásobí. Výzkumníci zároveň vyzívají politiky, aby podpořili instalaci solárních článků na střechy, kde nebudou konkurovat zemědělské půdě. Ušetří to místo a nabídne prostor i pro jiné obnovitelné zdroje a další využití půdy.