Чи працюють сонячні панелі? MIT утримує долар на економічному впливі забруднення

У Делі, Індія, «ніколи не буває жодного дня без забруднення», говорить Ян Маріус Пітерс. За його розрахунками, місцеві користувачі сонячної енергії коштують щонайменше 20 мільйонів доларів щорічно.

Делі також не єдиний у цьому скрутному становищі. Пітерс, дослідник MIT, був членом дослідницької групи, яка порівнювала дані з 17 міст, намагаючись оцінити, яким чином забруднення повітря підриває ефективність панелі сонячних батарей, технологію, яку давно критикують критики за те, що не виправдовують обіцянку відновлювальна енергія. Чи працюють сонячні панелі в похмуру погоду? Чи залишаються сонячні батареї достатньо чистими в забрудненому повітрі, щоб захопити енергію сонця? Велике питання, однак: скільки грошей забруднюється повітря від сонячної індустрії, тому що продукти не виконують свої обіцянки?

Коротка відповідь? Туманність у містах, що зітхають, є достатньо поганою, щоб вигнати деякі сонячні фірми з бізнесу.

Результати їх розслідування з'явилися раніше в серпні в журналі Енергетика та екологія. Проводити дослідження, "Якщо їхні системи не працюють, як це передбачалося, це, безумовно, не буде приємним, і це може додати скептицизм щодо встановлення сонячних систем у містах", - розповідає Петерс. Обернено. «Я сподіваюся, що дослідження показує, що якщо ви встановлюєте сонячні батареї в містах, які мають відому проблему із забрудненням повітря, вам потрібно врахувати це, коли плануєте систему. Якщо ви зробите це правильно, ви зможете правильно зробити прогнози і фінансові оцінки правильно ».

Очевидно, що в питаннях охорони здоров'я та політики, уряди і промисловість повинні мати справу з цим забрудненням повітря вже, але, як сказав Пітерс MIT News їх дослідження "сподіваюся, це ще один невеликий фрагмент, який показує, що ми дійсно повинні покращити якість повітря в містах, і показуючи, що це дійсно важливо."

Використовуючи датчики, команда зібрала дані про частинки повітря, які можуть розсіюватися, поглинати або відбивати світло, фокусуючись на дрібних частинках діаметром менше 2,5 міліметрів.

Цей матеріал, головним чином сполуки, такі як сульфати, нітрати, аміак, вуглець і свинець, здебільшого походить від антропогенних джерел, таких як викиди, пил та приготування їжі, хоча й не менш важливо. Забруднення повітря цього розміру досить мале, щоб увійти не тільки в легені, але і в кров. Згідно з Всесвітньою організацією охорони здоров'я ООН, забруднення повітря викликає близько 6,5 мільйонів передчасно загиблих щороку.

Економічний вплив на збір сонячної енергії, хоча і менш жахливий, за даними дослідження, був не менш гострим. Для столиці Калькутти, в індійському штаті Західна Бенгалія, Петерс і його група оцінили втрату приблизно 16 млн. Дол. Міста Пекін і Шанхай кожен з них втрачають близько 10 мільйонів доларів щорічно своїми розрахунками.

Команда також прогнозувала, що запропоновані сонячні проекти в Лос-Анджелесі - незважаючи на довгі зусилля, спрямовані на боротьбу зі своєю історичною проблемою смогу - все одно можуть коштувати сонячним споживачам міста десь від 6 до 9 мільйонів доларів щороку.

Щоб поставити ці цифри в контекст, це може допомогти мислити у відсотках. Забруднення повітря в Делі, як кажуть дослідники, відфільтровує близько 12% світла, який можна було б перетворити на сонячну енергію. У Лос-Анджелесі це число становить близько 2%; в Шанхаї це приблизно 8 або 9 відсотків.

Порівняйте їх з прибутком для більшості сонячних фірм, часто хтось у діапазоні від 17 до 20 відсотків для багатомільйонних фірм, і значно менше для невеликих фірм, а реальність виглядає досить ясно: брудне повітря може дійсно задушити малий час Сонячний бізнес, перш ніж вони отримають шанс рости.

"Одна річ, яку я сподіваюся, що це станеться в цьому дослідженні, полягає в тому, що більше бізнесу з встановленням такого роду датчиків, які зроблять цей вид даних доступним", говорить Пітерс. "Датчики дозволяють зробити більш точні прогнози про вихід сонячних панелей".

Анотація дослідження

Міська марева - багатогранна загроза. Перш за все серйозна небезпека для здоров'я, вона також впливає на проходження світла через нижню атмосферу. У цій роботі ми представляємо дослідження, що стосуються впливу туману на продуктивність фотоелектричних установок у містах. Використовуючи довготривалі дані з Делі та Сінгапуру з високою роздільною здатністю, ми отримуємо емпіричне співвідношення між зменшенням інсоляції та концентрацією дрібних твердих частинок (PM2.5). Такий підхід дає можливість легко оцінити втрати, пов'язані з забрудненням повітря, для фотоелектричного виробництва електроенергії в будь-якій точці планети. Для Делі ми виявили, що інсоляція, отримана кремнієвими фотоелектричними панелями, зменшилася на 11,5% ± 1,5% або 200 кВт-год м-2 на рік у період з 2016 по 2017 рік через забруднення повітря. Ми розширили цей аналіз ще на 16 міст навколо планети і оцінили скорочення інсоляції від 2,0% (Сінгапур) до 9,1% (Пекін). Використовуючи дані спектру з Сінгапуру, ми прогнозували, як впливатимуть інші фотоелектричні технології, і виявили додаткове зниження порівняно з кремнієм від 23% відносно GaAs і 42% для перовскітного матеріалу 1,64 еВ. Враховуючи поточні цілі та місцеві ціни на електроенергію, ми передбачаємо, що щорічні втрати від доходів від фотоелектричних установок можуть перевищити 20 мільйонів доларів лише для Делі, що свідчить про те, що щорічний економічний збиток від забруднення повітря операторами та інвесторами фотоелектричних установок у всьому світі може становити мільярди доларів.