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Ian Marius Peters, maintenant chercheur au MIT, travaillait à la recherche sur l’énergie solaire à Singapour en 2013 lorsqu’il a rencontré un nuage de pollution d’une grandeur extraordinaire. La ville a été soudainement engloutie dans un nuage de brume nauséabond, si épais que d’un côté de la rue, on ne pouvait pas voir les bâtiments de l’autre côté, et l’air avait une odeur âcre et désagréable.

L’événement, déclenché par des incendies de forêt en Indonésie et concentré par des vents inhabituels, a duré deux semaines, provoquant rapidement un manque de masques dans les magasins alors que les citoyens en recherchaient pour faciliter leur respiration.

L’impact de la pollution sur les panneaux solaires

Alors que d’autres s’attaquaient aux problèmes de santé publique liés à la pollution atmosphérique, le collaborateur de Peters, Andre Nobre, de Cleantech Energy Corp., dont le domaine est également celui de l’énergie solaire, s’interrogeait sur l’impact que ce phénomène pourrait avoir à grande échelle. Cela a conduit à un projet qui a duré des années pour tenter de quantifier la façon dont les installations solaires urbaines seraient affectées dans les villes du monde entier.

Maintenant, les résultats de cette recherche viennent d’être publiés dans la revue Energy & Environmental Science, et les résultats montrent que ces effets seraient effectivement substantiels. Dans certains cas, cela pourrait faire la différence entre une installation solaire efficace et une installation qui finit par ne pas atteindre les niveaux de production attendus.

Après avoir recueilli des données sur la quantité de rayonnement solaire atteignant le sol et la quantité de particules dans l’air mesurée par d’autres instruments, Peters a travaillé avec le professeur de génie mécanique du MIT, Tonio Buonassisi, et trois autres personnes pour trouver un moyen de calculer la quantité de lumière solaire absorbée ou diffusée par la brume avant d’atteindre les panneaux solaires. Trouver ces données nécessaires pour déterminer ce niveau d’absorption s’est avéré étonnamment difficile.

pollution-new-delhiPollution dans une rue à Delhi en Inde

Finalement, ils ont pu collecter des données à Delhi, en Inde, fournissant des mesures d’insolation et de pollution sur une période de deux ans – et ont confirmé des réductions significatives de la production d’énergie des panneaux solaires. Mais contrairement à Singapour, ils ont découvert qu’à Delhi, c’est constant; il n’y a jamais un jour sans pollution, explique Peters. À cet endroit, ils ont constaté que le niveau annuel moyen d’atténuation de la production de panneaux solaires était d’environ 12%.

La différence entre un projet réussi et un projet défaillant

Bien que cela puisse ne pas sembler être une si grande quantité, M. Peters souligne qu’il est plus important que les marges bénéficiaires de certaines installations solaires et pourrait faire la différence entre un projet réussi et un projet défaillant, ce qui n’est pas souhaitable alors que la Terre doit faire face aux changements climatiques, mais peut aussi avoir un effet d’entraînement en dissuadant d’autres pays à investir dans des projets solaires. Si la taille d’une installation est basée sur les niveaux attendus d’ensoleillement atteignant le sol dans une région d’un pays, sans tenir compte des effets de la brume, elle n’atteindra pas la production prévue et les revenus attendus.

«Lorsque vous planifiez un projet, si vous n’avez pas pris en compte la pollution de l’air, vous allez sous dimensionner et obtenir une mauvaise estimation de votre retour sur investissement», déclare Peters.

Après leur étude détaillée de la ville de Delhi, l’équipe a examiné des données préliminaires provenant de 16 autres villes du monde et a trouvé des impacts allant de 2% pour Singapour à plus de 9% pour Beijing, Dakha, Oulan-Bator et Kolkata. En outre, ils ont examiné comment les différents types de cellules solaires – l’arséniure de gallium, le tellurure de cadmium et la pérovskite – sont affectés par la pollution, en raison de leurs réponses spectrales différentes. Tous ont été touchés encore plus fortement que les panneaux de silicium standard qu’ils avaient initialement étudié, la perovskite, un nouveau matériau de cellules solaires très prometteur, étant le plus affecté avec une atténuation de plus de 17% à Delhi.

Plusieurs pays ont choisi des installation de panneaux solaires urbains

De nombreux pays du monde se sont tournés vers une plus grande installation de panneaux solaires urbains, l’Inde visant 40 gigawatts (GW) d’installations solaires sur les toits, tandis que la Chine en possède déjà 22 GW. La plupart d’entre eux se trouvent dans des zones urbaines. L’impact de ces réductions de production pourrait donc être très grave, selon les chercheurs.

Rien qu’à Delhi, la perte de revenus de la production d’électricité pourrait atteindre 20 millions de dollars par an; pour Kolkata environ 16 millions de dollars; et pour Beijing et Shanghai, il s’agit d’environ 10 millions de dollars par an, estime l’équipe. Les installations prévues à Los Angeles pourraient perdre entre 6 et 9 millions de dollars.

Dans l’ensemble, ils prévoient que les pertes potentielles «pourraient facilement représenter des milliards de dollars par an», et si les systèmes sont sous conçus faute de prendre en compte les risques, cela pourrait également affecter la fiabilité globale des installations. expliquent les chercheurs.

Répondre aux besoins des citoyens

Peters affirme que les principaux avantages pour la santé liés à la réduction des niveaux de pollution de l’air devraient être suffisamment motivants pour que les pays prennent des mesures énergiques, mais cette étude montre que nous devrions vraiment améliorer la qualité de l’air dans les villes si nous ne voulons pas avoir des installations qui ne parviennent pas à répondre aux besoins des citoyens, qui ne cessent d’augmenter. »

L’équipe de recherche comprenait également S. Karthik de Cleantech Energy Corp. à Singapour et Haohui L. de l’Université nationale de Singapour. Ces travaux ont été soutenus par la Fondation nationale de la recherche de Singapour par l’intermédiaire de l’Alliance Singapour-MIT pour la recherche et la technologie et par le Département américain de l’énergie et la National Science Foundation.

Source : MIT