Среди критики ВИЭ есть и такой довод: ветряки потребляют весь ветер, в результате происходит застой, воздушные массы не перемешиваются, тучи не переносятся и так далее.
Аргумент против солнечной энергетики - про то, что нужно заставить солнечными батареями так много поверхности, что изменится баланс, Земля перегреется (или остынет) и т.п.
Естественно, какое-то локальное воздействие происходит - сразу за ветрополем скорость приземного слоя воздуха несколько падает, непосредственно под солнечной батареей находится тень (что может быть благоприятным фактором для Сахары, например).
Однако попробуем оценить глобальное воздействие ВИЭ на энергетический баланс Земли.
Прежде всего, оценим количество солнечного излучения (в оптическом диапазоне), попадающего на Землю и поглощенного Землей за год.
Довольно легко
найти, что поток солнечной энергии на орбите Земли составляет примерно Pc = 1,36 кВт/м2, то есть на квадратный метр на экваторе в полдень приходит более 1 кВт энергии. Для того, чтобы обойти проблему учета сферичности Земли и времени суток, загородим Землю кругом с тем же радиусом.
Очевидно, что на этот круг площадью S=πr2, где r - радиус Земли, приходит ровно та же энергия, что и на поверхность Земли. Однако, часть энергии отражается в космос. Какая? На это нам отвечает величина
альбедо, которая для Земли равна приблизительно 35%, что означает, что примерно 65% энрегии поглощается Землей. Эта величина учитывает все неровности, искривление Земного шара, наличие разных типов поверхности, облачность и т.п.
Остается подсчитать, что в году примерно 8760 часов, и путем перемножения получаем
Ec = 0,65 * Pc * 8760 * πr2,
Ec ≈ 0,99 * 1018 кВт.ч. или, округляя:
Ec ≈ 1 миллиард млрд кВтч в год.
Почему я выражаю эту величину в киловатт-часах? Для понимания масштабов, сопоставления с бытовым потреблением. Миллиард миллиардов киловатт-часов мы получаем ежегодно от Солнца.
На каждого жителя Земли ежегодно приходится 135 миллионов киловатт-часов Солнечной энергии. Несколько больше, чем вы нажгли за год, не так ли?
Посмотрим, сколько же потребляет электрической энергии человечество и каков его потенциал.
В настоящий момент человечество потребляет
около E2017 ≈ 21000 млрд кВтч в год.
Кстати, Россия - около 870 млрд кВтч в год, примерно 4% мирового потребления.
Потребление существенно неоднородно, и если предположить, что население вырастет до 10 млрд человек с нынешних 7,3 млрд, а потребление поднимется до самых высоких уровней душевого потребления, которое у граждан США 8700 кВтч в год, и еще добавится переход всего автомобильного транспорта на электротягу (максимально составляет до 25% общего энергопотребления в таких автомобилизированных странах, как США), то максимальный прогноз энергопотребления человечества на такой условный 2050 год составит
Emax ≈ 150 000 млрд кВтч в год.
Итак, сравнив выделенные жирным величины, получим, что в текущий момент потребление электроэнергии составляет примерно
E2017/ Ec ≈ 1/50000
Прогнозируемый максимум потребления поможет достичь
Emax/ Ec ≈ 1/7000
доли поступающей солнечной энергии или почти 0,015%.
А теперь остается вспомнить, что ветер возникает благодаря неоднородности нагрева земной поверхности, соответственно, поглощение 0,01% от поступающей солнечной энергии путем использования солнечных батарей и непосредственным поглощением энергии приземных ветров не могут глобально изменить тепловой баланс Земли и подвижность воздушных масс.