Werken zonnepanelen? MIT zet dollarbedrag op de economische impact van vervuiling

In Delhi, India, "is er nooit een dag zonder vervuiling", zegt Ian Marius Peters. Volgens zijn berekeningen kost het lokale gebruikers van zonne-energie minstens 20 miljoen dollar per jaar.

Delhi is ook niet alleen in deze hachelijke situatie. Peters, een onderzoeker aan het MIT, was lid van een onderzoeksgroep die gegevens uit 17 steden vergeleek in een poging om te beoordelen hoe luchtvervuiling de effectiviteit van het zonnepaneel ondermijnt, een technologie die al lang door critici wordt belaagd omdat ze de belofte van hernieuwbare energie. Werken zonnepanelen in smog weer? Blijven zonnepanelen schoon genoeg in vervuilde lucht om de energie van de zon te vangen? De grote vraag is echter: hoeveel geld zuigen luchtvervuiling uit de zonne-industrie omdat de producten hun belofte niet waarmaken?

Het korte antwoord? De waas in smogy cities is al erg genoeg om enkele zonne-energiebedrijven uit te roeien.

De resultaten van hun onderzoek verschenen eerder deze augustus in het tijdschrift Energie- en milieukunde. Om hun onderzoek te doen, "Als hun systemen niet presteren zoals voorspeld, zal het zeker niet prettig zijn en het zou sceptisch kunnen zijn over het installeren van zonnesystemen in steden," vertelt Peters. omgekeerde. "Ik hoop dat de studie aantoont dat als je zonnepanelen installeert in steden met een bekend probleem met luchtverontreiniging, je hier rekening mee moet houden als je je systeemplanning uitvoert. Als u dit correct doet, kunt u uw voorspellingen correct doen en uw financiële beoordelingen correct."

Het is duidelijk dat, als een kwestie van volksgezondheid en beleid, overheden en industrie al met deze luchtvervuiling te maken zouden moeten hebben, maar zoals Peters aan MIT News hun studie vertelde "hopelijk is nog een klein stukje laten zien dat we de luchtkwaliteit in steden echt moeten verbeteren, en laten zien dat het er echt toe doet."

Met behulp van sensoren verzamelde het team gegevens over deeltjes in de lucht die licht kunnen verspreiden, absorberen of reflecteren, met de nadruk op fijne deeltjes kleiner dan 2,5 millimeter in diameter.

Dit materiaal, voornamelijk verbindingen zoals sulfaten, nitraten, ammoniak, koolstof en lood, komt vooral van door de mens gemaakte bronnen zoals auto-uitstoot, stof en koken - hoewel waar het gaat is niet minder belangrijk. Luchtvervuiling van deze omvang is klein genoeg om niet alleen de longen binnen te dringen, maar ook de bloedbaan. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie van de VN veroorzaakt luchtvervuiling elk jaar ongeveer 6,5 miljoen vroegtijdige sterfgevallen.

Hoewel het minder gruwelijk was, was volgens de studie de economische impact op de inzameling van zonne-energie niet minder sterk. Voor de hoofdstad van Kolkata, in de Indiase deelstaat West-Bengalen, schatten Peters en zijn groep jaarlijks een verlies van ongeveer $ 16 miljoen aan zonne-energieopbrengsten. De steden Beijing en Shanghai verliezen jaarlijks ongeveer $ 10 miljoen aan berekeningen.

Het team voorspelde ook dat de voorgestelde zonneprojecten in Los Angeles - ondanks lange pogingen om het historische smogprobleem aan te pakken - de zonne-energiegebruikers van de stad nog steeds ergens tussen de $ 6 miljoen en $ 9 miljoen per jaar kunnen kosten.

Om deze getallen in context te plaatsen, kan het helpen om in termen van percentages te denken.Luchtvervuiling in Dehli, zo zeggen de onderzoekers, filtert ongeveer 12 procent van het licht dat anders in zonne-energie kan worden omgezet. In Los Angeles is dat aantal ongeveer 2 procent; in Shanghai is het ongeveer 8 of 9 procent.

Vergelijk deze met de winstmarges voor de meeste zonne-energiebedrijven, vaak iemand in het bereik van 17 tot 20 procent voor de miljoenenbedrijven, en aanzienlijk minder voor de kleinere bedrijven, en de realiteit ziet er vrij duidelijk uit: vuile lucht kan zich eigenlijk heel erg stikken solar business voordat ze de kans krijgen om te groeien.

"Eén ding dat ik hoop dat er uit deze studie zal komen, is dat er meer handel moet komen met het installeren van dit soort sensoren die dit soort gegevens beschikbaar zullen maken", zegt Peters. "De sensoren stelt ons in staat om nauwkeuriger voorspellingen te doen over de output van zonnepanelen."

Studie Abstract

Urban Haze is een veelzijdige bedreiging. Vooral een groot gevaar voor de gezondheid, het beïnvloedt ook de doorgang van licht door de lagere atmosfeer. In deze paper presenteren we een onderzoek naar de impact van waas op de prestaties van fotovoltaïsche installaties in steden. Met behulp van lange termijn veldgegevens met hoge resolutie uit Delhi en Singapore leiden we een empirische relatie tussen vermindering van de instraling en fijnstof (PM2,5) concentratie af. Deze aanpak maakt een eenvoudige manier om luchtvervuiling gerelateerde verliezen aan fotovoltaïsche stroomopwekking overal op de planeet te schatten. Voor Delhi vinden we dat door silicium PV-panelen ontvangen zonnestralen tussen 2016 en 2017 met 11,5% ± 1,5% of 200 kWh m-2 per jaar zijn verminderd als gevolg van luchtvervuiling. We hebben deze analyse uitgebreid naar 16 andere steden over de hele wereld en geschatte bezonningsverminderingen variërend van 2,0% (Singapore) tot 9,1% (Beijing). Met behulp van spectrumgegevens uit Singapore hebben we geprojecteerd hoe andere fotovoltaïsche technologieën zouden worden beïnvloed en vonden we een extra reductie in vergelijking met silicium van tussen 23% relatief voor GaAs en 42% voor een materiaal van 1,64 eV perovskiet. Gezien de huidige installatiedoelen en lokale prijzen voor elektriciteit, voorspellen we dat de jaarlijkse inkomsten uit fotovoltaïsche installaties meer dan 20 miljoen USD zouden kunnen bedragen voor Delhi alleen al, wat aangeeft dat de jaarlijkse economische schade door luchtvervuiling aan exploitanten van fotovoltaïsche sites en investeerders wereldwijd miljarden dollars zou kunnen zijn.