Si bien dicha mejora en la producción no es inesperada, los investigadores dicen que este es el primer estudio que demuestra y cuantifica el impacto de la reducción de la contaminación del aire. en producción solar. Se espera que el efecto se aplique a las instalaciones solares en todo el mundo, pero normalmente sería muy difícil medirlo en un contexto de variaciones naturales en la potencia del panel solar causadas por todo, desde nubes hasta polvo. los paneles. Las condiciones extraordinarias desencadenadas por la pandemia, con su repentino cese de actividades normales, combinado con datos de alta calidad sobre la contaminación del aire de una de las ciudades más neblinosas del mundo, permitieron aprovechar los datos de una Experiencia natural sin precedentes y no planificada.
Los resultados se informan hoy en la revista. Joule, en un artículo del profesor de ingeniería mecánica del MIT Tonio Buonassisi, el científico investigador Ian Marius Peters y otros tres en Singapur y Alemania.
El estudio fue una extensión de la investigación previa que el equipo ha llevado a cabo en Delhi durante varios años. El impulso para el trabajo se produjo después de que un patrón climático inusual en 2013 barrió una columna de humo concentrada de los incendios forestales de Indonesia en una amplia franja de Indonesia, Malasia y Singapur, donde Peters, que acababa de llegar a la zona, descubrió que "era tan malo que no se podían ver los edificios al otro lado de la calle".
Como ya estaba investigando la energía solar fotovoltaica, Peters decidió estudiar los efectos de la contaminación del aire en la producción de paneles solares. El equipo tenía buenos datos a largo plazo sobre la salida del panel solar y la luz solar, recopilados al mismo tiempo por las estaciones de monitoreo instaladas junto a las instalaciones solares. Vieron que durante el evento de neblina que duró 18 días, el rendimiento de algunos tipos de paneles solares disminuyó, mientras que otros permanecieron igual o aumentaron ligeramente. Esta distinción ha demostrado ser útil para distinguir los efectos de la contaminación de otras variables que podrían estar en juego, como las condiciones climáticas.
Más tarde, Peters se enteró de que un registro de alta calidad de varios años de mediciones reales de partículas finas (partículas de menos de 2.5 micrones) de contaminación del aire se había recolectado cada hora, año tras año. , en la Embajada de los Estados Unidos en Delhi. Esto proporcionó la línea de base necesaria para determinar los efectos reales de la contaminación en la producción de paneles solares; Los investigadores compararon los datos de contaminación del aire de la embajada con los datos del clima nublado y los datos de irradiación solar de los colectores.
Identificaron una reducción general de alrededor del 10% en la producción de las plantas solares de Delhi debido a la contaminación, lo suficiente como para hacer mella significativa en las proyecciones financieras de las instalaciones.
Para ver cómo los cierres de Covid-19 habían afectado la situación, pudieron usar las herramientas matemáticas que habían desarrollado, así como la recopilación de datos en curso de la embajada, para ver impacto de viajes reducidos y operaciones de planta. Compararon datos antes y después del cierre obligatorio de la India el 24 de marzo, y también compararon esos datos con los datos de los tres años anteriores.
Los niveles de contaminación cayeron alrededor de un 50% después del cierre, encontraron. Como resultado, la producción total de paneles solares aumentó 8.3 por ciento a fines de marzo y 5.9 por ciento en abril, calcularon.
"Estas desviaciones son mucho mayores que las variaciones típicas que tenemos" en un año o año tras año, dice Peters, de tres a cuatro veces más. "Así que no podemos explicar esto solo por fluctuaciones". La cantidad de la diferencia, dice, es aproximadamente la diferencia entre el rendimiento esperado de un panel solar en Houston y el de Toronto.
Un aumento del 8 por ciento en la producción puede no parecer mucho, dice Buonassisi, pero "los márgenes de ganancia son muy bajos para estas compañías". Si una compañía solar espera obtener un margen de beneficio del 2% en su producción esperada del 100% del panel, y de repente obtiene una producción del 108%, eso significa que su margen se ha multiplicado por cinco. , pasando del 2% al 10%, enfatiza.
Los resultados proporcionan datos reales sobre lo que puede suceder en el futuro con la reducción de emisiones a escala global, dice. "Esta es la primera evaluación cuantitativa real en la que casi tienes un interruptor que puedes encender y apagar para la contaminación del aire, y puedes ver el efecto", dice. "Tiene la opción de basar estos modelos con y sin contaminación del aire".
Al hacerlo, dice, "da una idea de un mundo con mucha menos contaminación del aire". También demuestra que el hecho mismo de aumentar el uso de electricidad solar y, por lo tanto, desplazar la producción de combustibles fósiles que producen contaminación del aire, hace que estos paneles sean cada vez más eficientes. .
Poner paneles solares en su casa, dice, "no solo te ayuda, no solo pone dinero en tu bolsillo, sino también a cualquiera que ya tenga paneles solares instalados, así como cualquiera que los instale. los próximos 20 años En cierto modo, una marea creciente de paneles solares levanta todos los paneles solares.
Aunque la atención se ha centrado en Delhi, debido a que los efectos allí son tan fuertes y fáciles de detectar, este efecto "es válido donde sea que haya algún tipo de contaminación del aire". Si lo reduce, tendrá consecuencias beneficiosas para los paneles solares ”, dice Peters.
Aun así, no todas las afirmaciones de tales efectos son necesariamente reales, dice, y los detalles importan. Por ejemplo, también se han visto cielos más despejados en gran parte de Europa tras los cierres, y algunos informes de prensa han descrito niveles de producción excepcionales de granjas solares en Alemania y el Reino Unido. Pero los investigadores dicen que resultó ser una coincidencia.
"Los niveles de contaminación del aire en Alemania y Gran Bretaña son generalmente tan bajos que la mayoría de las instalaciones fotovoltaicas no se ven afectadas significativamente", dice Peters. Después de verificar los datos, lo que más contribuyó a estos altos niveles de producción solar esta primavera, dice, resultó ser simplemente "un clima extremadamente bueno", que produjo un número récord de horas de sol.
El equipo de investigación incluyó a C. Brabec y J. Hauch del Instituto Helmholtz Erlangen-Nuremberg para Energía Renovable, Alemania, donde Peters también trabaja ahora, y A. Nobre de Cleantech Solar en Singapur. El trabajo fue apoyado por el gobierno bávaro.