Rade solarni paneli? MIT stavlja iznos u dolar na ekonomski utjecaj onečišćenja

U Delhiju, u Indiji, "nikada nema dana bez zagađenja", kaže Ian Marius Peters. Prema njegovim izračunima, trošak lokalnih korisnika solarne energije je najmanje 20 milijuna dolara godišnje.

Delhi nije jedini u ovoj nevolji. Peters, istraživač na MIT-u, bio je član istraživačke skupine koja je uspoređivala podatke iz 17 gradova u nastojanju da procijeni kako zagađenje zraka potkopava učinkovitost solarnih panela, tehnologije koju su kritičari dugo opterećivali zbog toga što ne ispunjavaju obećanje obnovljiva energija. Rade solarni paneli u smoggy vrijeme? Da li solarni paneli ostaju dovoljno čisti u zagađenom zraku kako bi uhvatili sunčevu energiju? Veliko pitanje, međutim: Koliko novca zagađuje zrak iz solarne industrije, jer proizvodi ne ispunjavaju svoja obećanja?

Kratak odgovor? Izmaglica u gradovima smoga je dovoljno loša da neke solarne tvrtke odvedu iz posla.

Rezultati njihovog istraživanja pojavili su se ranije ovog kolovoza u časopisu Znanost o energiji i okolišu, Izvršiti istraživanje, "Ako njihovi sustavi ne funkcioniraju kako je predviđeno, definitivno neće biti ugodno i moglo bi dovesti do skepticizma oko instaliranja solarnih sustava u gradovima", kaže Peters. Inverzan, “Nadam se da će studija pokazati da ako instalirate solarne panele u gradovima koji imaju problem s onečišćenjem zraka, morate to uzeti u obzir kada planirate sustav. Ako to učinite ispravno, moći ćete ispravno izraditi svoja predviđanja i ispravne financijske procjene."

Očigledno je da bi se, kao pitanje javnog zdravlja i politike, vlade i industrija već trebali baviti ovim zagađenjem zraka, ali kako je Peters rekao MIT News-u njihova studija "nadamo se da je još jedan mali dio pokazivanja da stvarno trebamo poboljšati kvalitetu zraka u gradovima, i pokazujući da je to doista važno."

Pomoću senzora, tim je prikupio podatke o česticama u zraku koje bi mogle raspršiti, apsorbirati ili reflektirati svjetlost, fokusirajući se na fine čestice promjera manje od 2,5 milimetra.

Ovaj materijal, uglavnom spojevi kao što su sulfati, nitrati, amonijak, ugljik i olovo, uglavnom dolazi iz izvora dobivenih ljudskim radom, kao što su auto emisije, prašina i kuhanje - iako to nije ništa manje važno. Onečišćenje zraka ove veličine je dovoljno malo da se uđe ne samo u pluća, nego iu krvotok. Prema Svjetskoj zdravstvenoj organizaciji UN-a, zagađenje zraka uzrokuje oko 6,5 milijuna prijevremenih smrti svake godine.

Premda manje strašan, ekonomski utjecaj na prikupljanje sunčeve energije nije bio ništa manje oštar, navodi se u studiji. Za glavni grad Kolkata, u indijskoj državi West Bengal, Peters i njegova grupa procijenili su gubitak od oko 16 milijuna dolara godišnje u povratu solarne energije. Gradovi u Pekingu i Šangaju gubili su oko 10 milijuna dolara godišnje po svojim proračunima.

Tim je također predvidio da bi predloženi solarni projekti u Los Angelesu - unatoč dugim naporima za rješavanje problema povijesnog smoga - mogli i dalje koštati gradske korisnike energije sunca negdje između 6 i 9 milijuna dolara godišnje.

Da bi se ti brojevi smjestili u kontekst, moglo bi se pomisliti u postocima. Onečišćenje zraka u Dehliju, kažu istraživači, filtrira oko 12 posto svjetlosti koja bi se inače mogla pretvoriti u solarnu energiju. U Los Angelesu je taj broj oko 2 posto; u Šangaju je oko 8 ili 9 posto.

Usporedite ih s profitnim maržama za većinu solarnih tvrtki, često u rasponu od 17 do 20 posto za tvrtke vrijedne više milijuna dolara, a znatno manje za manje tvrtke, a stvarnost izgleda prilično jasno: prljavi zrak doista može zagušiti malo vremena solarne tvrtke prije nego što dobiju priliku za rast.

"Jedna stvar koja se nadam da će se dogoditi iz ove studije je da više posla s instalirati ove vrste senzora koji će učiniti ovu vrstu podataka na raspolaganju", kaže Peters. "Senzori nam omogućuju točnija predviđanja o izlazu solarnih panela."

Sažetak studije

Urbana izmaglica je višestruka prijetnja. Prije svega velika opasnost po zdravlje, ona također utječe na prolaz svjetlosti kroz nižu atmosferu. U ovom radu predstavljamo studiju koja se bavi utjecajem izmaglice na učinkovitost fotonaponskih instalacija u gradovima. Koristeći dugoročne podatke o polju visoke rezolucije iz Delhija i Singapura dobivamo empirijski odnos između smanjenja insolacije i koncentracije finih čestica (PM2,5). Ovakav pristup omogućuje izravan način procjene gubitaka povezanih sa zagađenjem zraka fotonaponskoj proizvodnji električne energije bilo gdje na planeti. Za Delhi smo otkrili da je insolacija dobivena silicijskim PV panelima smanjena za 11,5% ± 1,5% ili 200 kWh m − 2 godišnje između 2016. i 2017. zbog zagađenja zraka. Ovu smo analizu proširili na još 16 gradova diljem planete i procijenili smanjenja insolacije u rasponu od 2,0% (Singapur) do 9,1% (Peking). Koristeći podatke o spektru iz Singapura, projicirali smo kako će utjecati na druge fotonaponske tehnologije i pronašli dodatno smanjenje u odnosu na silicij između 23% relativnog za GaAs i 42% za 1.64 eV perovskit materijala. S obzirom na trenutne ciljeve postavljanja i lokalne cijene za električnu energiju, projektiramo da bi godišnji gubici u prihodima od fotonaponskih instalacija mogli premašiti 20 milijuna USD samo za Delhi, što ukazuje na to da bi godišnja ekonomska šteta od onečišćenja zraka za fotonaponske operatore i investitore širom svijeta mogla biti milijarde dolara.