La contaminación del aire podría perjudicar la obtención de energía solar

A la hora de decidir las dimensiones de nuestra instalación de generación eléctrica por paneles solares, haríamos bien en tener en cuenta un factor a menudo despreciado: la presencia continua de contaminación en el aire.

Ian Marius Peters, científico investigador del MIT, estaba trabajando en una investigación sobre energía solar en Singapur en 2013 cuando se encontró con una extraordinaria nube de contaminación. La ciudad se vio repentinamente envuelta en una neblina maloliente tan espesa que desde un lado de la calle no se podían ver los edificios del otro lado, y el aire tenía un olor acre a quemado. El suceso, desencadenado por los incendios forestales en Indonesia y concentrado por inusuales patrones de viento, duró dos semanas, causando rápidamente que las tiendas se quedaran sin máscaras faciales que los ciudadanos usaban para ayudar a su respiración.

Mientras otros se ocupaban de los problemas de salud pública de la espesa contaminación del aire, un compañero de trabajo de Peters, Andre Nobre, de Cleantech Energy Corp., cuyo campo es también la energía solar, se preguntaba qué impacto podrían tener esas neblinas en la producción de los paneles solares en la zona. Esto condujo a un proyecto de varios años de duración para tratar de cuantificar cómo las instalaciones solares urbanas se ven afectadas por las neblinas, que tienden a concentrarse en las ciudades densas.

Los resultados de esa investigación fueron publicados en la revista Energy & Environmental Science, y muestran que estos efectos son realmente sustanciales. En algunos casos puede significar la diferencia entre una instalación de energía solar exitosa y una que termina por no alcanzar los niveles de producción esperados, y que posiblemente opera con pérdidas.

Después de recopilar inicialmente datos tanto sobre la cantidad de radiación solar que llegaba al suelo, como sobre la cantidad de partículas en el aire medida por otros instrumentos, Peters trabajó con el profesor asociado de ingeniería mecánica del MIT, Tonio Buonassisi, y con otros tres colegas para encontrar una forma de calcular la cantidad de luz solar que estaba siendo absorbida o dispersada por la niebla antes de llegar a los paneles solares. Encontrar los datos necesarios para determinar ese nivel de absorción resultó ser sorprendentemente difícil.

La contaminación atmosférica perjudica la generación de los paneles solares. (Foto: Pixabay)

Finalmente, pudieron recoger datos en Delhi, India, proporcionando medidas de insolación y de contaminación durante un período de dos años, y confirmaron importantes reducciones en la producción de los paneles solares. Pero a diferencia de Singapur, lo que encontraron fue que "en Delhi es constante. Nunca hay un día sin contaminación", dice Peters. Allí, encontraron que el nivel promedio anual de atenuación de la producción de los paneles solares era de alrededor del 12 por ciento.

Si bien esto podría no parecer una cantidad tan grande, Peters señala que es mayor que los márgenes de beneficio de algunas instalaciones solares, y por lo tanto podría ser literalmente suficiente para marcar la diferencia entre un proyecto exitoso y uno que fracasa, no sólo impactando en ese proyecto, sino también causando potencialmente un efecto dominó al disuadir a otros de invertir en proyectos solares fotovoltaicos. Si el tamaño de una instalación se basa en los niveles esperados de luz solar que llegan al suelo en esa zona, sin considerar los efectos de la neblina, podría ser que no se alcancen la producción y los ingresos esperados.

"Cuando se hace la planificación de un proyecto, si no se ha tenido en cuenta la contaminación del aire, se va a infravalorar y se obtiene una estimación errónea del rendimiento de la inversión", dice Peters.

Después de su detallado estudio para Delhi, el equipo examinó los datos preliminares de otras 16 ciudades de todo el mundo, y encontró impactos que iban desde el 2% para Singapur hasta más del 9% para Beijing, Dakha, Ulan Bator y Calcuta. Además, observaron cómo los diferentes tipos de células solares - arseniuro de galio, teluro de cadmio y perovskita - se ven afectados por las neblinas, debido a sus diferentes respuestas espectrales. Todas ellas se vieron afectadas incluso con mayor fuerza que los paneles de silicio estándar que estudiaron inicialmente, siendo la perovskita, un nuevo material de células solares muy prometedor, que resultó la más afectada (con una atenuación de más del 17% en Delhi).

Muchos países de todo el mundo han estado avanzando hacia una mayor instalación de paneles solares urbanos, con la India apuntando a 40 gigavatios (GW) de instalaciones solares en los tejados en 2018, mientras que China ya tenía 22 GW de ellos en esa época. La mayoría de estos están en zonas urbanas. Así que el impacto de estas reducciones en la producción podría ser bastante severo, dicen los investigadores.

Sólo en Delhi, los ingresos perdidos por la generación de energía podrían ascender a 20 millones de dólares anuales; para Calcuta, a unos 16 millones de dólares; y para Beijing y Shanghai, a unos 10 millones de dólares anuales cada uno, según estima el equipo. Las instalaciones planeadas en Los Ángeles podrían perder entre 6 y 9 millones de dólares.

En general, proyectan que las pérdidas potenciales "podrían ascender fácilmente a cientos de millones, si no miles de millones de dólares anuales". Y si los sistemas están sub-diseñados debido a un fallo a la hora de tener en cuenta las neblinas, eso también podría afectar la confiabilidad general del sistema, dicen.

Peters afirma que los principales beneficios para la salud relacionados con la reducción de los niveles de contaminación del aire deberían ser motivación suficiente para que las naciones tomen medidas enérgicas, pero este estudio "con suerte es otra pequeña muestra de que realmente deberíamos mejorar la calidad del aire en las ciudades, y mostrar que realmente importa". (Fuente: NCYT Amazings)