Więcej zanieczyszczeń = mniej energii słonecznej
Energia słoneczna jest jednym z chętnie wykorzystywanych źródeł odnawialnych. Zyskuje ostatnio coraz większą popularność i stosowana jest zarówno w przemyśle jak i w domach indywidualnych. Jej rozpowszechnienie wynika ze stosunkowo łatwej i taniej technologii. Nie bez znaczenia pozostaje też fakt, że wykorzystanie energii słonecznej skutkuje znacznie mniejszą niż przy energetyce wiatrowej czy wodnej ingerencją w środowisko naturalne oraz krajobraz.
Efektywność energetyczna instalacji fotowoltaicznej zależy od wielu czynników, w tym głównie od położenia geograficznego i ekspozycji a także pory roku czy zachmurzenia. Mało kto jednak zdaje sobie sprawę, że również zanieczyszczenia powietrza (aerozole atmosferyczne) mogą w istotny sposób wpływać na dostępne zasoby energii słonecznej, a co za tym idzie skuteczność działania paneli słonecznych!
Pośredni i bezpośredni wpływ aerozoli atmosferycznych na energetykę słoneczną. Aerozol atmosferyczny może modyfikować bilans radiacyjny na dwa sposoby, za każdym razem jednak z tym samym skutkiem: ograniczając dopływ promieniowania słonecznego zasilającego panele fotowoltaiczne: Po pierwsze wprost – poprzez zwiększone rozpraszanie promieniowania – i w konsekwencji mniejszy dopływ promieniowania bezpośredniego do powierzchni paneli. Po pierwsze wprost – poprzez zwiększone rozpraszanie promieniowania – i w konsekwencji mniejszy dopływ promieniowania bezpośredniego do powierzchni paneli. Po wtóre zaś cząsteczki aerozoli są często jądrami kondensacji, w związku z czym gdy ich stężenie w powietrzu jest wyższe, tworzy się więcej chmur, które zwiększają udział w bilansie promieniowania odbitego
Badania przeprowadzone w okresie 2003-2014 na Uniwersytecie Princeton na przykładzie Chin (https://earthobservatory.nasa.gov/images/92054/smog-smothers-solar-energy-in-china) pozwoliły na oszacowanie rzeczywistej skali problemu. Skorelowano poziom zanieczyszczenia z dopływem energii słonecznej i okazało się, że w najbardziej zanieczyszczonych obszarach efektywność instalacji fotowoltaicznych może spaść nawet o 35 %. W tamtejszych warunkach oznacza to ok. 1,5 kWh/m2 dziennie. W przeliczeniu na pojedynczy panel słoneczny daje to energię wystarczającą do zasilenia odkurzacza przez godzinę lub laptopa przez 10 h.
Redukcja produkcji energii słonecznej [kWh/m2/dzień] w panelach fotowoltaicznych przez aerozol atmosferyczny w Chinach w latach 2003-14
Energetyka rozproszona Warto pamiętać, że w wyniku ograniczenia dopływu promieniowania słonecznego przez zanieczyszczenia powietrza dochodzi w torcie energetycznym do zmniejszenia podaży energii odnawialnej. Przy niekorzystnej strukturze (mały udział innych źródeł odnawialnych) w konsekwencji prowadzi to do zwiększenia zużycia paliw kopalnych, a to z kolei skutkuje zwykle zwiększeniem emisji zanieczyszczeń. Mamy więc do czynienia z błędnym kołem, którego rozwiązania należy szukać w zdywersyfikowanej pod względem źródeł i rozproszonej w przestrzeni sieci małych, lokalnych elektrowni odnawialnych.
Źródło rycin: Li, X., et al. (2017, October 24). Reduction of solar photovoltaic resources due to air pollution in China. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Zdjęcie tytułowe: Letni smog nad Mediolanem – zmętnienie ogranicza dopływ promieniowania słonecznego do powierzchni (fot. M. Korzystka-Muskała)
