Ian Marius Peters, nu een MIT-onderzoeker, werkte in 2013 in Singapore aan onderzoek naar zonne-energie toen hij een buitengewone wolk van vervuiling tegenkwam. De stad was plotseling gehuld in een stinkende nevelwolk zo dik dat je aan de ene kant van een straat de gebouwen aan de andere kant niet kon zien, en de lucht had de bijtende geur van verbranding. De gebeurtenis, veroorzaakt door bosbranden in Indonesië en geconcentreerd door ongebruikelijke windpatronen, duurde twee weken, waardoor winkels snel geen gezichtsmaskers meer hadden toen burgers ze vastpakten om te helpen ademen.

Terwijl anderen zich bezighielden met de volksgezondheidsproblemen van de dikke luchtvervuiling, Peters' medewerker Andre Nobre van Cleantech Energy Corp., wiens veld ook zonne-energie is, vroeg zich af wat voor impact dergelijke nevels kunnen hebben op de opbrengst van zonnepanelen in het gebied. Dat leidde tot een jarenlang project om te proberen te kwantificeren hoe stedelijke zonne-installaties worden beïnvloed door nevels, die meestal geconcentreerd zijn in dichtbevolkte steden.

Nutsvoorzieningen, de resultaten van dat onderzoek zijn zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Energie en milieuwetenschappen , en de bevindingen tonen aan dat deze effecten inderdaad aanzienlijk zijn. In sommige gevallen kan dit het verschil betekenen tussen een succesvolle installatie van zonne-energie en een installatie die uiteindelijk niet aan de verwachte productieniveaus voldoet - en mogelijk met verlies werkt.

Na aanvankelijk gegevens te hebben verzameld over zowel de hoeveelheid zonnestraling die de grond bereikt, en de hoeveelheid fijnstof in de lucht zoals gemeten door andere instrumenten, Peters werkte samen met MIT-universitair hoofddocent werktuigbouwkunde Tonio Buonassisi en drie anderen om een ​​manier te vinden om de hoeveelheid zonlicht te berekenen die werd geabsorbeerd of verstrooid door nevel voordat het de zonnepanelen bereikte. Het vinden van de benodigde gegevens om dat absorptieniveau te bepalen bleek verrassend moeilijk.

Eventueel, ze konden gegevens verzamelen in Delhi, Indië, het verstrekken van maatregelen voor instraling en vervuiling over een periode van twee jaar - en bevestigde significante verminderingen van de output van zonnepanelen. Maar in tegenstelling tot Singapore, wat ze ontdekten was dat "het in Delhi constant is. Er is nooit een dag zonder vervuiling, " zegt Peters. Daar, ze ontdekten dat het jaarlijkse gemiddelde dempingsniveau van de output van de zonnepanelen ongeveer 12 procent was.

Hoewel dat misschien niet zo'n groot bedrag lijkt, Peters wijst erop dat het groter is dan de winstmarges voor sommige zonne-installaties, en zou dus letterlijk genoeg kunnen zijn om het verschil te maken tussen een succesvol project en een project dat faalt - niet alleen het beïnvloeden van dat project, maar kan ook een rimpeleffect veroorzaken door anderen ervan te weerhouden te investeren in zonneprojecten. Als de grootte van een installatie is gebaseerd op de verwachte hoeveelheid zonlicht die de grond in dat gebied bereikt, zonder rekening te houden met de effecten van waas, het zal in plaats daarvan niet voldoen aan de beoogde output en de verwachte inkomsten.

"Als je bezig bent met projectplanning, als je luchtvervuiling nog niet hebt overwogen, je gaat te klein worden, en een verkeerde schatting krijgen van uw rendement op uw investering, " zegt Peters

Na hun gedetailleerde Delhi-studie, het team onderzocht voorlopige gegevens van 16 andere steden over de hele wereld, en vond effecten variërend van 2 procent voor Singapore tot meer dan 9 procent voor Peking, Dakha, Ulaanbaatar, en Calcutta. In aanvulling, keken ze hoe de verschillende soorten zonnecellen – galliumarsenide, cadmiumtelluride, en perovskiet - worden aangetast door de nevelen, vanwege hun verschillende spectrale reacties. Ze werden allemaal nog sterker aangetast dan de standaard siliciumpanelen die ze aanvankelijk bestudeerden, met perovskiet, een veelbelovend nieuw zonnecelmateriaal, wordt het meest getroffen (met meer dan 17 procent demping in Delhi).

Veel landen over de hele wereld zijn op weg naar een grotere installatie van stedelijke zonnepanelen, waarbij India streeft naar 40 gigawatt (GW) aan zonne-installaties op het dak, terwijl China er al 22 GW van heeft. De meeste hiervan bevinden zich in stedelijke gebieden. De impact van deze productieverminderingen kan dus behoorlijk ernstig zijn, zeggen de onderzoekers.

Alleen in Delhi, de gederfde inkomsten uit energieopwekking kunnen oplopen tot wel $ 20 miljoen per jaar; voor Kolkata ongeveer $ 16 miljoen; en voor Peking en Shanghai is het ongeveer $ 10 miljoen per jaar, schat het team. Geplande installaties in Los Angeles kunnen tussen $ 6 miljoen en $ 9 miljoen verliezen.

Algemeen, zij projecteren, de potentiële verliezen "kunnen gemakkelijk oplopen tot honderden miljoenen, zo niet miljarden dollars per jaar." En als systemen onderontwikkeld zijn omdat er geen rekening wordt gehouden met nevels, die ook van invloed kunnen zijn op de algehele systeembetrouwbaarheid, ze zeggen.

Peters zegt dat de belangrijkste gezondheidsvoordelen die verband houden met het verminderen van de niveaus van luchtvervuiling, voldoende motivatie moeten zijn voor landen om krachtige maatregelen te nemen, maar deze studie "is hopelijk weer een klein stukje dat aantoont dat we de luchtkwaliteit in steden echt moeten verbeteren, en laten zien dat het er echt toe doet."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.