空氣污染霧霾會對太陽能產(chǎn)生影響

現(xiàn)任麻省理工學院研究科學家的Ian Marius Peters于2013年在新加坡從事太陽能研究工作，當時他遇到了非常大的污染云。這座城市突然被濃濃的陰霾籠罩著，如此厚重，從街道的一側你看不到另一邊的建筑物，空氣中彌漫著刺鼻的氣味。由于印度尼西亞的森林大火引發(fā)并且由不尋常的風力模式集中引發(fā)的這一事件持續(xù)了兩周，很快導致商店用完面罩，因為公民搶購他們呼吸。

雖然其他人正在解決濃空氣污染的公共衛(wèi)生問題，但來自清潔技術能源公司的彼得斯的同事安德烈·諾布雷，其領域也是太陽能，他想知道這種陰霾可能會對太陽能電池板的輸出產(chǎn)生什么影響。區(qū)域。這導致了長達數(shù)年的項目，試圖量化城市太陽能裝置如何受到霧霾的影響，而霧霾往往集中在密集的城市。

現(xiàn)在，該研究的結果剛剛發(fā)表在能源與環(huán)境科學雜志上，研究結果表明這些影響確實很大。在某些情況下，它可能意味著成功的太陽能裝置與最終未能達到預期生產(chǎn)水平的裝置之間的差異 - 并且可能在虧損的情況下運行。

在最初收集到達地面的太陽輻射量和其他儀器測量的空氣中顆粒物質的數(shù)據(jù)后，彼得斯與麻省理工學院機械工程副教授Tonio Buonassisi和其他三人一起尋找計算方法在到達太陽能電池板之前被霧霾吸收或散射的太陽光量。找到必要的數(shù)據(jù)以確定吸收水平被證明是非常困難的。

最終，他們能夠在印度德里收集數(shù)據(jù)，提供兩年的日照和污染措施，并確認太陽能電池板產(chǎn)量大幅減少。但與新加坡不同的是，他們發(fā)現(xiàn)“在德里，它是不變的。從來沒有一天沒有污染，”彼得斯說。在那里，他們發(fā)現(xiàn)太陽能電池板輸出的年平均衰減水平約為12%。

雖然這可能聽起來不是那么大，但彼得斯指出，它大于某些太陽能裝置的利潤空間，因此可能足以讓一個成功的項目和一個失敗的項目之間產(chǎn)生差異 - 不僅影響那個項目，但也可能通過阻止他人投資太陽能項目而產(chǎn)生連鎖反應。如果裝置的大小是基于該區(qū)域到達地面的預期陽光水平，而不考慮霧霾的影響，那么它將無法滿足其預期產(chǎn)量和預期收入。

“當你進行項目規(guī)劃時，如果你沒有考慮空氣污染，那么你將會縮小規(guī)模，并對你的投資回報做出錯誤估計，”彼得斯說。

在詳細的德里研究之后，該團隊檢查了來自全球其他16個城市的初步數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)新加坡的影響從2%到北京，達卡，烏蘭巴托和加爾各答的9%以上。此外，他們研究了不同類型的太陽能電池 - 砷化鎵，碲化鎘和鈣鈦礦 - 如何受到霧霾的影響，因為它們的光譜響應不同。所有這些都比他們最初研究的標準硅面板受到的影響更大，鈣鈦礦是一種非常有前景的新型太陽能電池材料，受影響最大(德里的衰減超過17%)。

世界上許多國家都在向更大的城市太陽能電池板安裝邁進，印度的目標是40千兆瓦(GW)的屋頂太陽能裝置，而中國已經(jīng)擁有22吉瓦的太陽能電池板。其中大部分都在城市地區(qū)。研究人員表示，這些產(chǎn)量減少的影響可能非常嚴重。

僅在德里，發(fā)電損失的收入每年可高達2000萬美元; 加爾各答約1600萬美元; 該團隊估計，對于北京和上海來說，每年約為1000萬美元。洛杉磯的計劃安裝可能會損失600萬至900萬美元。

總的來說，他們預計，潛在的損失“很可能達到數(shù)億甚至每年數(shù)十億美元。” 他們說，如果系統(tǒng)由于未考慮到霧霾而設計不足，這也可能影響整體系統(tǒng)的可靠性。

彼得斯說，與減少空氣污染水平相關的主要健康益處應該是各國采取強有力措施的動力，但這項研究“希望是另一小部分表明我們真的應該改善城市的空氣質量，并表明它真的很重要。“