Что произойдет, если включить весь свет в мире одновременно?

Самым значительным последствием того, что все люди одновременно включат свет, станет резкий скачок спроса на электроэнергию, которую большинство людей в мире использует для освещения.

Электричество — это форма энергии, которая производится с использованием различных видов топлива. Электростанции — это фабрики, вырабатывающие электричество из таких источников, как уголь, природный газ, уран, вода, ветер и солнечный свет. Затем они подают его в сеть линий электропередачи и распределения, называемую энергосистемой, которая доставляет электричество в дома и на предприятия.

Чтобы поддерживать стабильность энергосистемы, электричество должно поставляться по требованию. Когда кто-то включает свет, он забирает энергию из сети. Генератор должен немедленно подать в сеть равное количество энергии. Если система выходит из равновесия даже на несколько секунд, может произойти отключение электроэнергии.

Операторы систем используют датчики и сложные компьютеры для отслеживания спроса на электроэнергию, чтобы при необходимости регулировать выработку энергии. Общий спрос на мощность, который называется нагрузкой, сильно варьируется от часа к часу и от сезона к сезону.

Чтобы понять почему, подумайте о том, сколько электроэнергии потребляет ваш дом в течение дня по сравнению с глубокой ночью или во время летней жары по сравнению с прохладным осенним днем.

Удовлетворение скачка спроса

Если бы все люди в мире одновременно включили свет, это создало бы огромный внезапный спрос на электроэнергию. Электростанциям пришлось бы очень быстро наращивать генерацию, чтобы избежать сбоя системы. Но эти станции реагируют на изменение спроса по-разному.

Угольные и атомные электростанции могут обеспечивать большое количество электроэнергии практически в любое время, но если они отключены для технического обслуживания или неисправны, их запуск может занять много часов. Они также медленно реагируют на изменения нагрузки.

Электростанции, работающие на природном газе, могут быстрее реагировать на изменение нагрузки, поэтому они обычно являются предпочтительным инструментом для покрытия периодов, когда требуется больше всего электроэнергии, например, в жаркие солнечные летние дни.

Возобновляемые источники электроэнергии, такие как солнечная, ветровая и гидроэнергетика, производят меньше загрязнений, но ими не так легко управлять. Это связано с тем, что ветер не всегда дует с одинаковой скоростью, да и не каждый день в большинстве мест одинаково солнечный.

Менеджеры энергосетей используют большие аккумуляторы для сглаживания потока энергии по мере роста и падения спроса. Но пока невозможно накопить достаточно электроэнергии в аккумуляторах, чтобы обеспечить энергией целый город. Аккумуляторы были бы слишком дорогими и слишком быстро разряжались бы.

Некоторые операторы гидроэлектростанций могут закачивать воду в водохранилища в периоды низкого спроса, а затем выпускать эту воду для выработки электроэнергии, когда спрос высок, пропуская её через машины, называемые турбинами.

К счастью, если бы все включили свет одновременно, две вещи помогли бы предотвратить полный крах системы. Во-первых, не существует единой всемирной энергосети. У большинства стран есть свои собственные сети или несколько региональных сетей.

Соседние сети, например, в США и Канаде, обычно соединены, чтобы страны могли передавать электроэнергию через свои границы. Но они могут быстро отключаться, поэтому, даже если бы в некоторых районах пропало электричество, маловероятно, что все сети вышли бы из строя одновременно.

Во-вторых, за последние 20 лет лампочки, называемые светодиодами (LED), заменили многие старые электрические лампы. Светодиоды работают иначе, чем ранние конструкции ламп, и производят гораздо больше света на единицу электроэнергии, поэтому им требуется гораздо меньше энергии из сети.

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

Больше бликов, меньше звезд

Помимо питания освещения, важно также подумать о том, куда пойдет весь этот свет. Большой всплеск освещения резко увеличил бы засветку неба — туманное свечение, которое висит над городами по ночам.

Засветка неба происходит, когда свет отражается от частиц дымки и пыли в воздухе, создавая рассеянное свечение, которое скрывает ночное небо. Светом очень трудно управлять: например, он может отражаться от ярких поверхностей, таких как автомобильные стекла и бетон.

Освещение часто используется чрезмерно по ночам. Вспомните пустые офисные здания, где свет горит круглосуточно, или уличные фонари, которые светят вверх, а не вниз на улицы и тротуары, где освещение действительно необходимо.

Даже хорошо спроектированные системы освещения могут усугублять проблему, делая города и шоссе видимыми из космоса, а звезды — невидимыми с земли. Это световое загрязнение может нанести вред здоровью человека, нарушая естественные циклы сна и бодрствования нашего организма. Оно также может дезориентировать насекомых, птиц, морских черепах и других диких животных.

Если бы люди во всем мире одновременно включили свет, мы бы увидели умеренное увеличение потребления электроэнергии, но гораздо большее свечение неба и отсутствие звезд на ночном небосводе. Это не самый привлекательный вид.