А солнечные панели — до пяти процентов электроэнергии
Если примерно 60 процентов плоских крыш в 124 китайских городах оборудовать тепличными огородами, а остальные крыши, в том числе все скатные, солнечными панелями, то это обеспечит около 15 процентов необходимых городским жителям овощей и порядка пяти процентов электроэнергии. Такое использование крыш также потенциально способно увеличить ВВП государства на 1,7 процента, сократить углеродные выбросы и сберечь пахотные земли. Такие выводы содержит статья, опубликованная в журнале Nature Cities.
Площадь городов ограничена, но зданий в них становится только больше, и все чаще для решения общественных задач люди задействуют крыши. Их можно делать круглогодично зелеными, организовывать на них сезонные публичные огороды или ставить солнечные электропанели. Чаще всего исследования и городское планирование сосредоточены на одном пути использования крыш и игнорируют возможность распределения пространства между разными сферами.
Ян Жуй (Rui Yang) из Уханьского университета совместно с коллегами из Австралии, Германии, Китая и Нидерландов оценил потенциал использования крыш в Китае для производства продовольствия и энергии. Они собрали данные о 13 миллионах крыш в 124 крупнейших городах, учли региональные особенности, капитальные затраты, эксплуатационные расходы и доходы от огородов (открытого типа и закрытых тепличных) и солнечных электропанелей в течение 30 лет их потенциального использования. С помощью метода оценки жизненного цикла авторы оценили углеродные выбросы, потребление воды и материалов, необходимых для переоборудования крыш, а метод машинного обучения позволил отличить плоские крыши от скатных по спутниковым снимкам.
Оптимальным оказалось следующее соотношение: 61–62 процента площадей плоских крыш должны использоваться для выращивания овощей, а оставшаяся часть (в том числе все скатные крыши) отходит в пользу размещения на них солнечных электропанелей. Это позволит сохранить 50–83 процента потенциальных выгод, тогда как выбор в пользу одного способа — от нуля до 29 процентов. Потенциальные выгоды включали снижение углеродных выбросов на 161 миллион тонн СО2-эквивалента, обеспечение населения продовольствием и электричеством, сохранение 2600 квадратных километров пахотных земель, а также финансовый доход в размере около двух миллиардов юаней или 1,7 процента национального ВВП.
В среднем оборудование крыш огородами и солнечными панелями в рассчитанном соотношении позволит закрыть 15,2–15,5 (в разных городах от 0,8 до 99) процента потребности населения в овощах и 4,9–5,1 (от 0,2 до 31) процента потребности в электроэнергии. Авторы отметили, что использование крыш будет географически неравномерным: в южных городах производство овощей будет низкоэффективным, и предпочтение рекомендуется отдать солнечным панелям. Кроме того, важно учитывать, что такое использование крыш потребует дополнительного ежегодного потребления 136 миллионов тонн воды, что эквивалентно в среднем 1,6 процента городского бытового потребления, но в засушливых северных городах на это может тратиться до 14,7 процента коммунальных вод.
Солнечные панели можно размещать не только на крышах, но и на поверхности водохранилищ. Органическое вещество в таких водоемах разлагается и выбрасывает в атмосферу метан, но в будущем плавучие электропанели могут сократить углеродные выбросы от гидроэлектроэнергетики практически вдвое.