Smog, quando il fotovoltaico è “oscurato” dall’inquinamento atmosferico.

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Smog, quando il fotovoltaico è “oscurato” dall’inquinamento atmosferico.

Una ricerca della Princeton University ha stimato che le particelle “sporche” presenti nell’aria (aerosol: nitrati, solfati, particolato carbonioso eccetera) possono ridurre fino al 35% la generazione elettrica massima potenziale dei moduli solari. Lo studio in sintesi.

Accumuli di polvere e sporcizia, tempeste di sabbia, smog: diversi fattori contribuiscono a peggiorare il rendimento dei pannelli fotovoltaici in diverse aree del pianeta, soprattutto quelle più aride e inquinate, diminuendo l’irraggiamento solare che arriva sulla superficie dei moduli (effetto soiling).

Uno studio della Princeton University, Reduction of solar photovoltaic resources due to air pollution in China (vedi qui un estratto), ha stimato la perdita di efficienza dei parchi FV in Cina, dovuta all’inquinamento atmosferico.

Nelle regioni settentrionali e orientali del paese, in cui sono maggiori le concentrazioni di aerosol nell’atmosfera, le particelle “sporche” possono ridurre fino al 35% l’output elettrico potenziale dei pannelli solari; in media ogni giorno fanno perdere una produzione energetica pari a 1,5 kWh/metro quadro.

L’utilizzo massiccio di combustibili fossili, si legge in una nota dell’università americana, incrementa la quantità di aerosol presente nell’aria: parliamo ad esempio di solfati, nitrati e particolato carbonioso, tutte sostanze che influiscono indirettamente sull’efficienza dei moduli fotovoltaici, perché impediscono ai raggi solari di “colpire” con la massima intensità i pannelli a terra, che siano fissi o con sistemi di tracking.

I ricercatori di Princeton hanno combinato i dati satellitari della NASA con un modello che analizza la performance degli impianti FV, esaminando gli impatti dell’aerosol sulla generazione fotovoltaica nell’intera Cina dal 2003 al 2014.

La cattiva qualità dell’aria, evidenzia lo studio, dipende da molteplici fonti inquinanti: centrali termoelettriche a carbone, traffico automobilistico, impianti a biomasse, senza dimenticare certi eventi naturali come le tempeste di polvere e sabbia nelle zone semidesertiche.

Torniamo così ai rischi e problemi della transizione energetica in Cina (vedi QualEnergia.it), al confronto tra fonti fossili e rinnovabili, con queste ultime che producono meno elettricità di quella massima producibile, non solo perché la rete elettrica è congestionata, ma anche perché l’inquinamento disperde una parte della radiazione solare prima che possa raggiungere il suolo.

Cina, India e altri paesi emergenti, di recente industrializzazione, affermano gli scienziati americani, dovrebbero allora includere queste ricerche nei rispettivi piani energetici, mentre gli operatori-investitori dovrebbero cercare di ottimizzare i progetti dei grandi parchi FV, scegliendo i siti più soleggiati e meno inquinati, aumentando la frequenza delle pulizie dei pannelli, potenziando le linee di trasmissione.

La Princeton University intende proseguire le rilevazioni in altri paesi, l’India soprattutto, per determinare quanto l’aerosol riduca la generazione elettrica FV con l’assorbimento dei raggi solari, e per stimare il deterioramento di efficienza dei moduli provocato dai depositi di agenti inquinanti direttamente sulle superfici dei moduli

Quanta efficienza perde il fotovoltaico con polvere e smog

Un recente studio, Large reductions in solar energy production due to dust and particulate air pollution (allegato in basso), ha calcolato che i pannelli solari FV producono fino al 25% in meno di energia in certe condizioni ambientali sfavorevoli, caratterizzate dall’accumulo di sporcizia sulle superfici dei moduli e dalla presenza di particolato sospeso nell’atmosfera (vedi anche l’articolo di QualEnergia.it sull’effetto soiling).

Secondo il principale autore del documento, Michael Bergin della Duke University, le aree del mondo più colpite da questo problema sono le stesse che vedono il maggior numero di progetti e investimenti nel fotovoltaico: Cina, India e penisola araba.

Dopo aver analizzato a più riprese la composizione degli strati di polvere depositati sui pannelli sul tetto dell’Indian Institute of Technology-Gandhinagar, Bergin con i suoi colleghi indiani e americani ha sviluppato un modello per stimare le perdite di efficienza delle celle solari.

In particolare, Bergin ha osservato che la produzione energetica dei moduli s’impennava (+50%) dopo ogni pulizia delle superfici, per poi calare costantemente nelle settimane successive, proprio a causa del soiling che riduceva la capacità delle celle di “catturare” la luce.

Senza addentrarci nei complessi calcoli eseguiti dal team di ricercatori, il punto è che l’effetto-schermatura dei pannelli è provocato da due elementi: la polvere “naturale” e le particelle inquinanti originate dalle attività umane, soprattutto la combustione delle fonti fossili e delle biomasse.

Grazie anche all’utilizzo del Global Climate Model della NASA, i professori che hanno redatto lo studio sono riusciti a calcolare quanto influisca il mix di polvere e smog sulla generazione elettrica dei pannelli fotovoltaici in tutto il mondo. A quanto ammonta la luce solare bloccata dalla sporcizia e dalle particelle inquinanti sospese nell’aria?

Arabia, India settentrionale e Cina orientale sono le regioni dove l’oscuramento dei moduli è più evidente. Assumendo una pulizia mensile delle superfici, in queste zone aride i pannelli FV arrivano a perdere il 17-25% di produzione energetica, anche di più (25-35%) se la pulizia diventa bimestrale.

Ci sono anche delle variabili che possono condizionare la resa effettiva degli impianti fotovoltaici a livello locale, ad esempio la presenza di un cantiere edile può comportare un incremento di sabbia e sporco nell’ambiente circostante.

Secondo Bergin, la Cina da sola sta sprecando decine di miliardi di dollari ogni anno, per le mancate produzioni di energia rinnovabile dei parchi solari affetti dall’accumulo di polvere, sia quella “naturale” sia quella fine di origine antropogenica.

Il seguente documento è riservato agli abbonati a QualEnergia.it PRO:

fonti:

http://www.qualenergia.it/articoli/20171027-smog-quando-il-fotovoltaico-e-oscurato-dall-inquinamento-atmosferico-

http://www.qualenergia.it/articoli/20170627-quanta-efficienza-perde-il-fotovoltaico-con-polvere-e-smog

Smog, quando il fotovoltaico è “oscurato” dall’inquinamento atmosferico.ultima modifica: 2017-11-25T13:00:28+01:00da eles-1966
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