Funktionieren Sonnenkollektoren? MIT setzt den Dollar-Betrag auf die wirtschaftlichen Auswirkungen der Umweltverschmutzung

In Delhi, Indien, "gibt es keinen Tag ohne Verschmutzung", sagt Ian Marius Peters. Nach seinen Berechnungen kostet es die lokalen Sonnenenergienutzer jährlich mindestens 20 Millionen US-Dollar.

Auch in dieser Zwangslage ist Delhi nicht allein. Peters, ein Forscher am MIT, war Mitglied einer Forschungsgruppe, die Daten aus 17 Städten verglich, um zu beurteilen, wie die Luftverschmutzung die Wirksamkeit des Solarmoduls untergräbt. Diese Technologie wird seit langem von Kritikern bedrängt, weil sie das Versprechen nicht ganz erfüllt erneuerbare Energie. Funktionieren Sonnenkollektoren bei smoggy Wetter? Bleiben Solarzellen in verschmutzter Luft sauber genug, um die Sonnenenergie einzufangen? Die große Frage ist jedoch: Wie viel Geld zieht die Luftverschmutzung aus der Solarbranche, weil die Produkte nicht halten, was sie versprechen?

Die kurze antwort? Der Dunst in smoggy Städten ist schlimm genug, um einige Solarfirmen aus dem Geschäft zu treiben.

Die Ergebnisse ihrer Ermittlungen waren Anfang August in der Zeitschrift erschienen Energie- und Umweltwissenschaften. Um ihre Forschung zu betreiben, "Wenn ihre Systeme nicht wie erwartet funktionieren, ist dies definitiv nicht angenehm und es könnte die Skepsis gegenüber der Installation von Solarsystemen in Städten erhöhen", sagt Peters Inverse. „Ich hoffe, die Studie zeigt, dass Sie bei der Installation von Sonnenkollektoren in Städten, die ein bekanntes Problem mit der Luftverschmutzung haben, dies bei Ihrer Systemplanung berücksichtigen müssen. Wenn Sie dies richtig machen, können Sie Ihre Vorhersagen richtig und Ihre finanziellen Beurteilungen richtig vornehmen. “

Natürlich sollten sich Regierungen und Industrie aus Gründen der öffentlichen Gesundheit und Politik bereits mit dieser Luftverschmutzung befassen, aber wie Peters der MIT News sagte, ist ihre Studie „hoffentlich ein weiterer kleiner Beweis dafür, dass wir die Luftqualität in Städten wirklich verbessern sollten. und zeigen, dass es wirklich wichtig ist. “

Mithilfe von Sensoren sammelte das Team Daten zu Schwebstoffen in der Luft, die Licht streuen, absorbieren oder reflektieren können, wobei der Fokus auf Feinstaubpartikeln mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Millimetern liegt.

Dieses Material, hauptsächlich Verbindungen wie Sulfate, Nitrate, Ammoniak, Kohlenstoff und Blei, stammt hauptsächlich aus vom Menschen verursachten Quellen wie Autoemissionen, Staub und Kochen - wobei das Material nicht weniger wichtig ist. Die Luftverschmutzung dieser Größe ist klein genug, um nicht nur in die Lunge, sondern auch in den Blutstrom zu gelangen. Laut der Weltgesundheitsorganisation der Vereinten Nationen verursacht die Luftverschmutzung jedes Jahr etwa 6,5 ​​Millionen vorzeitige Todesfälle.

Obwohl dies weniger grausam war, waren die wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Solarenergiegewinnung laut der Studie nicht weniger stark. Für die Hauptstadt Kolkata im indischen Bundesstaat Westbengalen schätzten Peters und seine Gruppe einen jährlichen Verlust von etwa 16 Millionen US-Dollar bei der Solarenergie. Die Städte Peking und Shanghai haben nach Berechnungen jeweils etwa 10 Millionen Dollar pro Jahr verloren.

Das Team plante auch, dass Solarprojekte in Los Angeles vorgeschlagen wurden - trotz langer Bemühungen, das historische Smog-Problem zu lösen - die Solarenergienutzer der Stadt wahrscheinlich immerhin zwischen 6 und 9 Mio. USD pro Jahr kosten werden.

Um diese Zahlen in einen Kontext zu setzen, kann es hilfreich sein, in Prozenten zu denken. Die Luftverschmutzung in Dehli filtert etwa 12 Prozent des Lichts, das ansonsten in Sonnenenergie umgewandelt werden könnte. In Los Angeles beträgt diese Zahl etwa 2 Prozent. in Shanghai sind es etwa 8 oder 9 Prozent.

Vergleichen Sie diese Zahlen mit den Gewinnmargen der meisten Solarunternehmen, häufig zwischen 17 und 20 Prozent für die Multimillionen-Dollar-Unternehmen, und erheblich weniger für die kleineren Unternehmen. Die Realität sieht ziemlich klar aus: Schmutzige Luft kann die Kleinzeit wirklich unterdrücken Solarbusiness, bevor sie eine Chance haben, zu wachsen.

„Ich hoffe, dass aus dieser Studie etwas passieren wird, dass mehr Unternehmen diese Art von Sensoren installieren, um diese Art von Daten verfügbar zu machen“, sagt Peters. „Mit den Sensoren können wir genauere Vorhersagen über die Leistung von Solarzellen treffen.“

Studieren Sie die Zusammenfassung

Dunst in der Stadt ist eine vielschichtige Bedrohung. Vor allem ein großes Gesundheitsrisiko, beeinflusst es auch den Lichtdurchtritt durch die untere Atmosphäre. In diesem Artikel stellen wir eine Studie vor, die sich mit den Auswirkungen von Dunst auf die Leistung von Photovoltaikanlagen in Städten befasst. Unter Verwendung von hochaufgelösten Langzeitfelddaten aus Delhi und Singapur leiten wir eine empirische Beziehung zwischen der Verringerung der Sonneneinstrahlung und der Feinstaubkonzentration (PM2.5) ab. Dieser Ansatz ermöglicht eine unkomplizierte Abschätzung der durch Luftverschmutzung bedingten Verluste der Photovoltaik-Stromerzeugung überall auf der Welt. Für Delhi stellen wir fest, dass die Sonneneinstrahlung von Silizium-PV-Panels zwischen 2016 und 2017 aufgrund von Luftverschmutzung um 11,5% ± 1,5% oder 200 kWh m-2 pro Jahr reduziert wurde. Wir haben diese Analyse auf 16 weitere Städte auf der ganzen Welt ausgeweitet und die Abnahme der Sonneneinstrahlung von 2,0% (Singapur) auf 9,1% (Peking) geschätzt. Anhand von Spektrumsdaten aus Singapur haben wir die Auswirkungen auf andere Photovoltaik-Technologien projiziert und fanden eine zusätzliche Reduktion im Vergleich zu Silizium zwischen 23% relativ für GaAs und 42% für ein Perowskitmaterial von 1,64 eV. Unter Berücksichtigung der aktuellen Installationsziele und der lokalen Preise für Elektrizität gehen wir davon aus, dass die jährlichen Einnahmen aus Photovoltaik-Anlagen allein für Delhi 20 Millionen US-Dollar übersteigen könnten, was darauf hindeutet, dass der jährliche wirtschaftliche Schaden durch Luftverschmutzung für Betreiber von Photovoltaik-Anlagen und Investoren weltweit Milliarden von Dollar betragen könnte.