Arbetar solpaneler? MIT lägger dollarbelopp på föroreningens ekonomiska konsekvenser

I Delhi, Indien, "det finns aldrig en dag utan förorening", säger Ian Marius Peters. Genom sina beräkningar kostar den lokala användaren av solenergi minst 20 miljoner dollar per år.

Delhi är inte ensam i detta problem heller. Peters, en forskare vid MIT, var medlem i en forskningsgrupp som jämförde data från 17 städer i ett försök att bedöma hur luftföroreningar undergräver solpanelens effektivitet, en teknik som länge befästs av kritiker för att inte helt leva upp på löftet om förnybar energi. Fungerar solpaneler i smoggigt väder? Håller solpanelerna tillräckligt rena i förorenad luft för att fånga solens energi? Den stora frågan, dock: Hur mycket pengar är luftföroreningar som suger från solindustrin eftersom produkterna inte lever upp till sitt löfte?

Det korta svaret? Dysen i smoggiga städer är dålig nog för att driva några solföretag ut ur drift.

Resultaten av deras undersökning framträdde tidigare i augusti i tidningen Energi- och miljövetenskap. Att göra sin forskning, "Om deras system inte fungerar som förutsagt kommer det definitivt inte att vara trevligt och det kan lägga till skepsis om att installera solsystem i städer", säger Peters. Omvänd. "Jag hoppas att studien visar att om du installerar solpaneler i städer som har ett känt problem med luftföroreningar, måste du redogöra för detta när du gör din systemplanering. Om du gör det på rätt sätt kan du göra dina förutsägelser korrekt och dina ekonomiska bedömningar korrekt."

Med tanke på folkhälsa och politik borde regeringar och industri självklart redan hantera denna luftförorening, men som Peters berättade för MIT News är deras studie "förhoppningsvis en annan liten del av att vi verkligen borde förbättra luftkvaliteten i städer, och visar att det verkligen betyder något."

Med hjälp av sensorer samlade teamet uppgifter om luftburna partiklar som skulle kunna sprida, absorbera eller reflektera ljus, med fokus på fina partiklar mindre än 2,5 mm i diameter.

Detta material, främst föreningar som sulfater, nitrater, ammoniak, kol och bly, kommer främst från konstgjorda källor som auto-utsläpp, damm och matlagning - även om det går inte är mindre viktigt. Luftförorening denna storlek är liten nog för att komma in inte bara lungorna, utan också blodbanan. Enligt FN: s Världshälsoorganisation orsakar luftföroreningar cirka 6,5 ​​miljoner för tidiga dödsfall varje år.

Medan mindre grusom var den ekonomiska inverkan på insamling av solenergi inte mindre stark, enligt studien. För huvudstaden Kolkata, i indiska staten West Bengal, uppskattade Peters och hans grupp en förlust på cirka 16 miljoner dollar per år i solenergianväntan. Städerna i Peking och Shanghai har varje år förlorat cirka 10 miljoner dollar genom sina beräkningar.

Teamet projicerade också de föreslagna solprojekten i Los Angeles - trots långa ansträngningar att ta itu med det historiska smogproblemet - skulle det fortfarande kunna kosta stadens solenergianvändare någonstans mellan 6 miljoner och 9 miljoner dollar varje år.

För att sätta dessa siffror i kontext kan det hjälpa till att tänka i procent.Luftföroreningar i Dehli, säger forskarna, filtrerar ut cirka 12 procent av det ljus som annars skulle kunna omvandlas till solenergi. I Los Angeles är det ungefär 2 procent; i Shanghai är det ca 8 eller 9 procent.

Jämför dessa med vinstmarginalerna för de flesta solfirma, ofta någon i området 17 till 20 procent för multimillion-dollar-företagen, och betydligt mindre för de mindre företagen, och verkligheten ser ganska tydlig ut: smutsig luft kan verkligen kväva liten tid solbranschen innan de får chans att växa.

"En sak som jag hoppas kommer att hända från den här studien är att fler affärer med att installera dessa typer av sensorer som kommer att göra denna typ av data tillgängliga", säger Peters. "Sensorerna gör det möjligt för oss att göra mer exakta förutsägelser om solpanelernas produktion."

Studie Sammanfattning

Urban haze är ett mångfacetterat hot. Framförallt en stor hälsorisk påverkar det också ljusets passage genom den nedre atmosfären. I det här dokumentet presenterar vi en studie om hur påverkan av fotovoltaiska installationer i städer påverkas. Med hjälp av långsiktiga, högupplösningsfältdata från Delhi och Singapore erhåller vi en empirisk relation mellan minskning av insolation och finpartikelformig (PM2.5) -koncentration. Detta tillvägagångssätt möjliggör ett enkelt sätt att uppskatta luftföroreningsrelaterade förluster för fotovoltaisk kraftproduktion någonstans på planeten. För Delhi finner vi att insolation som erhållits av silikonfonplattor minskades med 11,5% ± 1,5% eller 200 kWh m-2 per år mellan 2016 och 2017 på grund av luftföroreningar. Vi utvidgade denna analys till 16 fler städer runt om i världen och uppskattade insolationsminskningar från 2,0% (Singapore) till 9,1% (Beijing). Med hjälp av spektrumdata från Singapore projicerade vi hur andra fotovoltaiska tekniker skulle påverkas och hitta en ytterligare reduktion jämfört med kisel med mellan 23% relativ för GaAs och 42% för ett 1,64 eV perovskitmaterial. Med tanke på nuvarande installationsmål och lokala priser på el projicerar vi att årliga förluster i intäkter från solceller skulle kunna överstiga 20 miljoner USD för Delhi ensam, vilket tyder på att årlig ekonomisk skada från luftföroreningar till fotovoltaiska operatörer och investerare världen över skulle kunna vara miljarder dollar.