Ian Marius Peters, maintenant chercheur au MIT, travaillait sur la recherche sur l'énergie solaire à Singapour en 2013 lorsqu'il a rencontré un extraordinaire nuage de pollution. La ville fut soudain engloutie dans un nuage de brume nauséabonde si épais que d'un côté d'une rue on ne pouvait pas voir les bâtiments de l'autre côté, et l'air avait l'odeur âcre du brûlé. L'événement, déclenchés par des incendies de forêt en Indonésie et concentrés par des régimes de vent inhabituels, a duré deux semaines, causant rapidement des magasins à court de masques faciaux alors que les citoyens les attrapaient pour aider leur respiration.

Tandis que d'autres abordaient les problèmes de santé publique liés à la pollution atmosphérique épaisse, Le collègue de Peters, Andre Nobre de Cleantech Energy Corp., dont le domaine est aussi l'énergie solaire, se sont interrogés sur l'impact que de telles brumes pourraient avoir sur la production de panneaux solaires dans la région. Cela a conduit à un projet de plusieurs années pour essayer de quantifier à quel point les installations solaires urbaines sont affectées par la brume, qui tendent à se concentrer dans les villes denses.

Maintenant, les résultats de cette recherche viennent d'être publiés dans la revue Sciences de l'énergie et de l'environnement , et les résultats montrent que ces effets sont en effet substantiels. Dans certains cas, cela peut faire la différence entre une installation d'énergie solaire réussie et une autre qui ne parvient pas à atteindre les niveaux de production attendus et fonctionne éventuellement à perte.

Après avoir initialement collecté 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 agrégé de génie mécanique du MIT Tonio Buonassisi et trois autres personnes pour trouver un moyen de calculer la quantité de lumière solaire absorbée ou dispersée par la brume avant d'atteindre les panneaux solaires. Trouver les données nécessaires pour déterminer ce niveau d'absorption s'est avéré étonnamment difficile.

Finalement, ils ont pu collecter des données à Delhi, Inde, en fournissant des mesures d'ensoleillement et de pollution sur une période de deux ans et a confirmé des réductions significatives de la production de panneaux solaires. Mais contrairement à Singapour, ce qu'ils ont découvert, c'est que "à Delhi, c'est constant. Il n'y a jamais un jour sans pollution, " dit Peters. Là, ils ont constaté que le niveau moyen annuel d'atténuation de la production des panneaux solaires était d'environ 12 pour cent.

Bien que cela puisse sembler peu élevé, Peters souligne qu'il est supérieur aux marges bénéficiaires de certaines installations solaires, et pourrait donc littéralement suffire à faire la différence entre un projet réussi et un projet qui échoue, non seulement avec un impact sur ce projet, mais aussi potentiellement provoquer un effet d'entraînement en dissuadant les autres d'investir dans des projets solaires. Si la taille d'une installation est basée sur les niveaux attendus d'ensoleillement atteignant le sol dans cette zone, sans tenir compte des effets de la brume, au contraire, il ne parviendra pas à atteindre sa production prévue et ses revenus attendus.

« Lorsque vous planifiez un projet, si vous n'avez pas pensé à la pollution de l'air, tu vas sous-dimensionner, et obtenir une mauvaise estimation de votre retour sur investissement, " Peters dit

Après leur étude détaillée de Delhi, l'équipe a examiné les données préliminaires de 16 autres villes du monde, et trouvé des impacts allant de 2 pour cent pour Singapour à plus de 9 pour cent pour Pékin, Dakha, Ulan Bator, et Calcutta. En outre, ils ont examiné comment les différents types de cellules solaires - l'arséniure de gallium, tellurure de cadmium, et pérovskite-sont affectés par les brumes, en raison de leurs différentes réponses spectrales. Tous ont été touchés encore plus fortement que les panneaux de silicium standard qu'ils ont initialement étudiés, avec pérovskite, un nouveau matériau de cellule solaire très prometteur, étant le plus touché (avec une atténuation de plus de 17 pour cent à Delhi).

De nombreux pays à travers le monde s'orientent vers une plus grande installation de panneaux solaires urbains, avec l'Inde visant 40 gigawatts (GW) d'installations solaires en toiture, alors que la Chine en possède déjà 22 GW. La plupart d'entre eux se trouvent dans les zones urbaines. L'impact de ces réductions de production pourrait donc être assez sévère, disent les chercheurs.

Rien qu'à Delhi, les revenus perdus de la production d'électricité pourraient atteindre jusqu'à 20 millions de dollars par an; pour Calcutta environ 16 millions de dollars; et pour Pékin et Shanghai, c'est environ 10 millions de dollars par an chacun, l'équipe estime. Les installations prévues à Los Angeles pourraient perdre entre 6 et 9 millions de dollars.

Globalement, ils projettent, les pertes potentielles « pourraient facilement s'élever à des centaines de millions, sinon des milliards de dollars par an. » Et si les systèmes sont sous-conçus à cause d'un manque de prise en compte des brumes, qui pourrait également affecter la fiabilité globale du système, ils disent.

Peters dit que les principaux avantages pour la santé liés à la réduction des niveaux de pollution atmosphérique devraient être une motivation suffisante pour que les nations prennent des mesures fortes, mais cette étude ", espérons-le, est un autre petit élément montrant que nous devrions vraiment améliorer la qualité de l'air dans les villes, et montrer que cela compte vraiment."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.