China está expandiendo rápidamente su suministro de energía solar, con la esperanza de satisfacer el 10 por ciento de las necesidades de electricidad de la nación con energía solar para 2030. Pero hay un problema: la grave contaminación del aire está bloqueando la luz del sol, reduciendo significativamente la producción de energía solar de China,particularmente en las partes norte y este del país.
Este problema es peor en el invierno, cuando, según una investigación de la Universidad de Princeton, la contaminación del aire en estas regiones impide que, en promedio, alrededor del 20 por ciento de la luz solar llegue a los paneles solares. Eso hace que el efecto de la contaminación del aire en la energía solar durante el inviernoproducción tan significativa como la de las nubes, que durante mucho tiempo se han considerado el principal impedimento para la producción de energía solar.
Publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , el estudio muestra que en las áreas más contaminadas del norte y este de China, la contaminación por aerosoles está reduciendo el potencial de generación de electricidad solar en hasta un kilo y medio de kilovatios-hora por metro cuadrado por día, o hasta un 35 por cientoEso es suficiente para alimentar una aspiradora durante una hora, lavar 12 libras de ropa o trabajar en una computadora portátil durante cinco a 10 horas.
Quemar combustibles fósiles aumenta las concentraciones de aerosoles en la atmósfera. Otros investigadores han reconocido que estos aerosoles, que incluyen sulfato, nitrato, partículas de carbono negro y compuestos orgánicos marrones, están contribuyendo a la atenuación solar en grandes partes de China. Pero ninguna investigación previa había tenidocalculó cuánto aerosoles en la atmósfera están reduciendo la eficiencia de generación de energía solar de China.
"Los países en desarrollo con contaminación atmosférica severa que están expandiendo rápidamente la energía solar, como China e India, a menudo descuidan el papel de los aerosoles en su planificación, pero puede ser un factor importante a considerar", dijo Xiaoyuan Charles Li,candidato a doctorado en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Princeton y autor principal del estudio.
Para calcular la cantidad de radiación solar que llega a los paneles solares en el suelo, los científicos utilizaron lo que se llama un modelo de rendimiento solar fotovoltaico, combinado con datos satelitales de instrumentos de la NASA que miden la irradiancia del sol y analizan componentes de aerosoles y nubes en elatmósfera. Realizaron nueve análisis separados, que abarcaron desde 2003 hasta 2014 y cubrieron toda China, para comparar el impacto de los aerosoles en comparación con las nubes en la generación de energía solar con y sin tecnología que rastrea el sol a medida que se mueve por el cielo.
"La contaminación por partículas de plantas de energía, vehículos, quema de biomasa y eventos naturales tales como tormentas de polvo" puede ser un impedimento importante para la generación de energía solar, dijo Daniel Kammen, Profesor Distinguido de Energía de la Clase de 1935 y director del Departamento de Energía Renovable y ApropiadaEnergy Lab de la Universidad de California, Berkeley, que no participó en la investigación. El estudio, dijo, "utiliza modelos rigurosos de química atmosférica" para cuantificar cómo la contaminación afecta la cantidad de radiación solar que llega al suelo ", lo que, irónicamente,también se puede usar para determinar los beneficios de energía limpia "de reducir las emisiones de carbono".
Li dijo que los hallazgos del estudio deberían estimular aún más a países como China e India a reducir las emisiones de aerosoles para reducir la contaminación y, por lo tanto, aumentar su generación de electricidad solar más rápidamente, además de los beneficios para la salud ya conocidos. También existe la posibilidad de un ciclo virtuoso: expandir la producción de energía solar podría reducir la dependencia de los combustibles fósiles, reduciendo así las mismas emisiones que obstaculizan la producción de energía solar, dijo Li. Esto enviaría más electricidad solar a la red, lo que, a su vez, debería reducir aún más la necesidad decombustibles fósiles.
Los hallazgos también pueden ayudar a determinar dónde construir nuevos paneles solares. La contaminación por aerosoles en China está muy concentrada en regiones industrializadas y urbanizadas, mientras que las áreas remotas y poco pobladas tienen un aire mucho más limpio. Si la investigación puede cuantificar cuánta contaminación del aire está reduciendo la energía solarsalida de energía, los responsables de la formulación de políticas pueden sopesar los costos de transmitir electricidad de regiones más limpias a las más sucias contra los beneficios de producir más energía construyendo matrices donde más luz solar llega al suelo.
"La reducción en la generación solar debido a las nubes ha sido un enfoque principal en el pasado", dijo Denise L. Mauzerall, profesora de Ingeniería Ambiental y Asuntos Internacionales que se desempeña como asesora de la facultad de Li y ayudó a desarrollar el estudio ". Pero esto esla primera vez que se ha tenido en cuenta la contaminación atmosférica atmosférica al determinar la capacidad de las células solares fotovoltaicas para generar electricidad ".
Para su próximo proyecto, los investigadores están expandiendo sus análisis a otras regiones del mundo, incluida la India, que sufre niveles de contaminación del aire tan altos como los de China. Además de cómo los contaminantes del aire en la atmósfera reducen la generación de electricidad al absorber la luz solar,También examinarán cómo los contaminantes del aire pueden reducir la generación de energía ensuciando los paneles solares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton, Escuela de Asuntos Públicos e Internacionales Woodrow Wilson . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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