Что будет, если все на Земле одновременно включат свет, — исследователь Смитсоновского института

Американский исследователь из Смитсоновского института Гарольд Уоллес задался интересным вопросом, что будет, если все люди на планете одновременно включат свет. 

Очевидно, это приведет к мгновенному росту спроса на электричество и создаст проблемы с балансировкой для электростанций. Электростанции производят электрическую энергию за счет угля, природного газа, урана, воды, ветра и солнечного света.

Выработанная электроэнергия подается в электросети для дальнейшей передачи и распределения между потребителями. Для поддержания стабильной работы электросети, электроэнергия должна подаваться по запросу. Когда кто-то включает свет, он потребляет электричество из сети. Генератор должен немедленно выдавать одинаковое количество энергии в сеть. Если баланс системы нарушается даже на несколько секунд, может произойти отключение. 

Операторы систем используют датчики и сложные компьютеры для отслеживания спроса на электроэнергию, чтобы иметь возможность регулировать ее производство в зависимости от потребности. Общая потребность в электроэнергии, называемая нагрузкой, сильно варьируется от часа к часу и от сезона к сезону.

Если бы все люди на планете одновременно включили бы свет, электростанции вынуждены были бы стремительно наращивать производство для предотвращения системного сбоя. Угольные и атомные электростанции могут производить много электроэнергии практически в любое время, но в случае отключения на техническое обслуживание или выхода из строя, их восстановление может занять много времени. Кроме того, они медленно реагируют на изменения нагрузки.

Электростанции, работающие на природном газе, быстрее реагируют на изменения нагрузки, поэтому их чаще используют в периоды наибольшего спроса, например, в жаркие летние дни. Возобновляемые источники энергии, в частности, ветровые и солнечные электростанции, меньше загрязняют окружающую среду, однако баланс генерации контролировать сложнее, поскольку солнечная активность и скорость ветра очень изменчивы.

Энергокомпании используют мощные аккумуляторы для компенсации дисбаланса электроэнергии во время роста/падения спроса. Однако емкость аккумуляторов до сих пор не позволяет хранить столько энергии, чтобы обеспечить ею, например, целый город. Некоторые операторы гидроэлектростанций могут закачивать воду в озера в периоды низкого спроса, а затем сбрасывать эту воду для выработки электроэнергии, когда спрос высок, пропуская ее через турбины. 

Если бы все люди на планете одновременно включили свет, два фактора предотвратили бы дестабилизацию энергосистемы. Во-первых, единой интегрированной энергосистемы не существует. Во-вторых, за последние 20 лет светодиодные лампочки заменили многие старые электрические светильники. Светодиоды работают иначе, чем лампы более ранних конструкций, и производят гораздо больше света с каждой единицы электроэнергии. Поэтому им требуется гораздо меньше энергии из сети.

По данным Минэнерго США, использование светодиодных ламп экономит среднестатистическому домохозяйству около 225 долларов в год. По состоянию на 2020 год почти половина всех домов в США использовали светодиоды для большей части или всех потребностей в освещении.

Кроме этого, включение всеми людьми на планете света одновременно привело бы к масштабному световому загрязнению. Свет отражается от дымки и частиц пыли в воздухе, создавая рассеянное свечение, которое затемняет ночное небо. Даже хорошо спроектированные системы освещения могут усугубить проблему, делая города и автомагистрали видимыми из космоса, а звезды — невидимыми для нас.

Подобное световое загрязнение способно нарушить естественные циклы сна-бодрствования у людей, дезориентировать насекомых, птиц, морских черепах и других диких животных. Небо стало бы намного ярче, а звезд на нем не было бы совсем.

Источники: The Conversation; ZME Science