Ian Marius Peters, ora un ricercatore del MIT, stava lavorando alla ricerca sull'energia solare a Singapore nel 2013 quando ha incontrato una straordinaria nuvola di inquinamento. La città fu improvvisamente avvolta da una nube maleodorante di foschia così fitta che da un lato di una strada non si potevano vedere gli edifici dall'altro lato, e l'aria aveva l'odore acre di bruciato. L'evento, innescato da incendi boschivi in ​​Indonesia e concentrato da insoliti modelli di vento, durò due settimane, causando rapidamente l'esaurimento delle mascherine nei negozi mentre i cittadini le acquistavano per favorire la respirazione.

Mentre altri stavano affrontando i problemi di salute pubblica del denso inquinamento atmosferico, Il collega di Peters, Andre Nobre della Cleantech Energy Corp., il cui campo è anche l'energia solare, si è chiesto quale impatto potrebbero avere tali nebbie sulla produzione di pannelli solari nella zona. Ciò ha portato a un progetto lungo anni per cercare di quantificare in che modo gli impianti solari urbani sono influenzati dalle foschie, che tendono a concentrarsi nelle città dense.

Ora, i risultati di quella ricerca sono stati appena pubblicati sulla rivista Scienze energetiche e ambientali , e i risultati mostrano che questi effetti sono davvero sostanziali. In alcuni casi può significare la differenza tra un'installazione di energia solare di successo e una che finisce per non soddisfare i livelli di produzione previsti e possibilmente funziona in perdita.

Dopo aver inizialmente raccolto dati sia sulla quantità di radiazione solare che raggiunge il suolo, e la quantità di particolato nell'aria misurata da altri strumenti, Peters ha lavorato con il professore associato di ingegneria meccanica del MIT Tonio Buonassisi e altri tre per trovare un modo per calcolare la quantità di luce solare che veniva assorbita o dispersa dalla foschia prima di raggiungere i pannelli solari. Trovare i dati necessari per determinare quel livello di assorbimento si è rivelato sorprendentemente difficile.

Infine, sono stati in grado di raccogliere dati a Delhi, India, fornendo misure di insolazione e di inquinamento per un periodo di due anni e ha confermato significative riduzioni della produzione di pannelli solari. Ma a differenza di Singapore, quello che hanno scoperto è che "a Delhi è costante. Non c'è mai un giorno senza inquinamento, " dice Peters. Ecco, hanno scoperto che il livello medio annuo di attenuazione della produzione del pannello solare era di circa il 12%.

Anche se potrebbe non sembrare una quantità così grande, Peters sottolinea che è maggiore dei margini di profitto per alcuni impianti solari, e quindi potrebbe letteralmente essere sufficiente per fare la differenza tra un progetto di successo e uno che fallisce, non solo incidendo su quel progetto, ma anche potenzialmente causando un effetto a catena, dissuadendo gli altri dall'investire in progetti solari. Se la dimensione di un'installazione si basa sui livelli previsti di luce solare che raggiunge il suolo in quell'area, senza considerare gli effetti della foschia, non riuscirà invece a soddisfare la produzione prevista e le entrate previste.

"Quando stai pianificando un progetto, se non hai considerato l'inquinamento atmosferico, stai per sottodimensionare, e ottenere una stima errata del tuo ritorno sull'investimento, " Peters dice

Dopo il loro dettagliato studio di Delhi, il team ha esaminato i dati preliminari di altre 16 città in tutto il mondo, e ha riscontrato impatti che vanno dal 2% per Singapore a oltre il 9% per Pechino, Dakha, Ulan Bator, e Calcutta. Inoltre, hanno osservato come i diversi tipi di celle solari:arseniuro di gallio, tellururo di cadmio, e perovskite:sono colpite dalle nebbie, a causa delle loro diverse risposte spettrali. Tutti loro sono stati colpiti ancora più fortemente rispetto ai pannelli di silicio standard inizialmente studiati, con perovskite, un nuovo materiale per celle solari molto promettente, essere maggiormente colpiti (con un'attenuazione di oltre il 17% a Delhi).

Molti paesi in tutto il mondo si stanno muovendo verso una maggiore installazione di pannelli solari urbani, con l'India che punta a 40 gigawatt (GW) di installazioni solari sui tetti, mentre la Cina ne ha già 22 GW. La maggior parte di questi sono nelle aree urbane. Quindi l'impatto di queste riduzioni della produzione potrebbe essere piuttosto grave, dicono i ricercatori.

Solo a Delhi, le entrate perse dalla produzione di energia potrebbero ammontare fino a $ 20 milioni all'anno; per Calcutta circa 16 milioni di dollari; e per Pechino e Shanghai sono circa 10 milioni di dollari all'anno ciascuna, la squadra stima. Le installazioni pianificate a Los Angeles potrebbero perdere tra $ 6 milioni e $ 9 milioni.

Globale, loro proiettano, le potenziali perdite "potrebbero facilmente ammontare a centinaia di milioni, se non miliardi di dollari all'anno." E se i sistemi sono sotto-progettati a causa della mancata considerazione delle foschia, che potrebbe anche influenzare l'affidabilità complessiva del sistema, dicono.

Peters afferma che i principali benefici per la salute legati alla riduzione dei livelli di inquinamento atmosferico dovrebbero essere una motivazione sufficiente per le nazioni ad adottare misure forti, ma questo studio "si spera sia un altro piccolo pezzo di dimostrazione che dovremmo davvero migliorare la qualità dell'aria nelle città, e dimostrando che conta davvero".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.