空气污染会显着降低太阳能电池板的功率输出

2019-10-14 17:41:26

现任麻省理工学院研究科学家的伊恩·马里乌斯·彼得斯(Ian Marius Peters)于2013年在新加坡从事太阳能研究时遇到了异常的污染云。这座城市突然被浓雾笼罩,浑浊的浓雾使得从街道的一侧看不到另一侧的建筑物,空气中散发出刺耳的燃烧气味。这场活动是由印度尼西亚的森林大火引发的,并因异常的风型而集中,持续了两周,迅速导致商店抢购口罩,因为市民抢购口罩以帮助呼吸。

当其他人在讨论浓烟污染的公共健康问题时,来自清洁技术能源公司的彼得斯同事安德烈·诺布尔(Andre Nobre)也是太阳能领域,他想知道这样的阴霾可能会对太阳能电池板的输出产生什么影响。区域。这导致了一个长达数年的项目,试图量化雾霾对城市太阳能装置的影响,雾霾往往集中在人口稠密的城市。

现在,这项研究的结果刚刚发表在《能源与环境科学》杂志上,研究结果表明,这些影响确实是巨大的。在某些情况下,这可能意味着成功的太阳能安装与最终未能达到预期的生产水平之间的区别-并可能会亏损。

在最初收集到达地面的太阳辐射量和其他仪器测量的空气中颗粒物的量的数据之后,Peters与麻省理工学院机械工程副教授Tonio Buonassisi和其他三位研究人员一起工作,找到了一种计算方法到达太阳能电池板之前被雾霾吸收或散射的阳光量。寻找必要的数据来确定吸收水平证明是非常困难的。

最终,他们能够在印度德里收集数据,提供为期两年的日照和污染测量方法,并证实了太阳能电池板产量的显着减少。但是与新加坡不同,他们发现“在德里,它是不变的。从来没有一天没有污染,”彼得斯说。在那里,他们发现太阳能电池板输出的年平均衰减水平约为12%。

彼得斯指出,虽然这听起来可能不算那么大,但它比某些太阳能装置的利润率还高,因此从字面上看足以使成功的项目与失败的项目区分开来-不仅会影响该项目,但也可能通过阻止其他人投资太阳能项目而引起连锁反应。如果设备的大小是基于到达该区域地面的阳光的预期水平,而不考虑阴霾的影响,它将无法满足其预期的输出和预期的收入。

彼得斯说:“当您进行项目计划时,如果您没有考虑到空气污染,那么您将身材偏小,并错误地估算了投资回报率。”

在进行了详细的德里研究之后,研究小组检查了来自世界其他16个城市的初步数据,发现影响范围从新加坡的2%到北京,达卡,乌兰巴托和加尔各答的9%以上。此外,他们研究了不同类型的太阳能电池(砷化镓,碲化镉和钙钛矿)是如何受到雾度影响的,因为它们的光谱响应不同。钙钛矿是一种很有前途的新型太阳能电池材料,受到的影响最大(最初在德里衰减了17%以上),而与最初研究的标准硅板相比,它们受到的影响甚至更大。

世界上许多国家都在朝着更多地安装城市太阳能电池板的方向发展,印度的目标是40吉瓦(GW)的屋顶太阳能设备,而中国已经有了22 GW。其中大多数在城市地区。研究人员说,因此产量减少的影响可能非常严重。

仅在德里,每年因发电而损失的收入就可能高达2000万美元。加尔各答约1600万美元;研究小组估计,在北京和上海,每年的收入约为1000万美元。洛杉矶的计划安装可能会损失600万至900万美元。

他们预测,总的来说,潜在的损失“很容易达到每年数亿甚至数十亿美元。” 他们说,如果由于没有考虑雾霾而导致系统设计不足,那么这也可能会影响整个系统的可靠性。

彼得斯说,与减少空气污染水平有关的主要健康益处应足以激励各国采取强有力的措施,但这项研究“希望是另一小幅表明我们确实应该改善城市空气质量的研究,并表明真的很重要。”

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