由于Covid-19的停工和全天候定單使世界上許多旅行和商務(wù)陷入停頓，由于空氣污染水平降低，全世界的人們開(kāi)始注意到天空更加晴朗�，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)能夠證明那些更晴朗的天空對(duì)太陽(yáng)能光伏板的輸出產(chǎn)生了可觀的影響，從而使德里裝置的輸出功率增加了8%以上。
(本文翻譯自麻省理工學(xué)院新聞辦公室，原作者：戴維·錢德勒)
盡管這樣的輸出提高并不意外，但研究人員表示，這是首次證明并量化減少的空氣污染對(duì)太陽(yáng)能輸出的影響的研究。這種影響應(yīng)適用于全球范圍內(nèi)的太陽(yáng)能裝置，但通常很難在由云到面板上的灰塵等一切因素引起的太陽(yáng)能電池板輸出自然變化的背景下進(jìn)行測(cè)量。大流行引發(fā)的異常狀況，加上正�；顒�(dòng)的突然停止，再加上來(lái)自世界上煙霧最濃重的城市之一的高質(zhì)量空氣污染數(shù)據(jù)，為利用空前的，未經(jīng)計(jì)劃的自然實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)提供了機(jī)會(huì)。
麻省理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)教授托尼奧·布納西西(Tonio Buonassisi)，研究科學(xué)家伊恩·馬里烏斯·彼得斯(Ian Marius Peters)以及其他三位在新加坡和德國(guó)的論文，今天發(fā)表在《焦耳》雜志上。
該研究是該團(tuán)隊(duì)在德里進(jìn)行了數(shù)年的先前研究的延伸。這項(xiàng)工作的動(dòng)力來(lái)自于2013年的異常天氣模式，席卷了印度尼西亞，馬來(lái)西亞和新加坡的大片印度尼西亞森林大火帶來(lái)的濃煙，剛剛來(lái)到該地區(qū)的彼得斯發(fā)現(xiàn)了“太糟糕了，您看不到街道另一邊的建筑物。”
彼得斯決定研究空氣污染對(duì)太陽(yáng)能電池板輸出的影響。該團(tuán)隊(duì)在太陽(yáng)能電池板輸出和日照方面均擁有良好的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是通過(guò)與太陽(yáng)能裝置相鄰的監(jiān)測(cè)站同時(shí)收集的。他們發(fā)現(xiàn)，在為期18天的霧霾天氣期間，某些類型的太陽(yáng)能電池板的性能下降，而其他類型的太陽(yáng)能電池板則保持不變或略有提高。事實(shí)證明，這種區(qū)別有助于消除污染的影響和其他可能發(fā)揮作用的變量，例如天氣條件。
彼得斯后來(lái)獲悉，年復(fù)一年，每小時(shí)都在德里的美國(guó)大使館每小時(shí)收集一次高質(zhì)量的多年細(xì)顆�？諝馕廴�(尺寸小于2.5微米)的實(shí)際測(cè)量記錄。這為確定污染對(duì)太陽(yáng)能電池板輸出的實(shí)際影響提供了必要的基準(zhǔn);研究人員將使館的空氣污染數(shù)據(jù)與云量的氣象數(shù)據(jù)以及傳感器的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。
他們發(fā)現(xiàn)，由于污染，德里的太陽(yáng)能裝置的總輸出量減少了約10%，足以使該設(shè)施的財(cái)務(wù)預(yù)測(cè)大大減少。
為了了解Covid-19停工對(duì)局勢(shì)的影響，他們能夠使用自己開(kāi)發(fā)的數(shù)學(xué)工具以及使館正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)收集，來(lái)了解減少差旅和工廠運(yùn)營(yíng)的影響。他們比較了印度在3月24日實(shí)施強(qiáng)制封鎖前后的數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)與過(guò)去三年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。
他們發(fā)現(xiàn)，停機(jī)后污染水平降低了約50%。結(jié)果，他們計(jì)算出，太陽(yáng)能電池板的總產(chǎn)量在3月下旬增加了8.3%，在4月增加了5.9%。
彼得斯說(shuō)：“這些偏差在一年內(nèi)或每年都比我們的典型差異大得多”，是三到四倍�！耙虼�，我們不能僅憑波動(dòng)來(lái)解釋這一點(diǎn)�！彼f(shuō)，差異的大小大致是休斯頓的太陽(yáng)能電池板與多倫多的太陽(yáng)能電池板的預(yù)期性能之間的差異。
Buonassisi說(shuō)，將產(chǎn)量提高8%聽(tīng)起來(lái)并不多，但是“這些企業(yè)的利潤(rùn)率很小。”他指出，如果一家太陽(yáng)能公司期望從預(yù)期的100%面板產(chǎn)量中獲得2%的利潤(rùn)，而突然獲得108%的產(chǎn)量，這意味著它們的利潤(rùn)率已從2%增至10%，增加了五倍。
他說(shuō)，研究結(jié)果提供了有關(guān)未來(lái)全球排放量減少情況可能發(fā)生的真實(shí)數(shù)據(jù)。他說(shuō)：“這是第一個(gè)真正的定量評(píng)估，幾乎有了一個(gè)開(kāi)關(guān)，您可以打開(kāi)和關(guān)閉此開(kāi)關(guān)以消除空氣污染，并且可以看到效果�！薄盁o(wú)論有沒(méi)有空氣污染，您都有機(jī)會(huì)為這些模型建立基準(zhǔn)。”
他說(shuō)，這樣做，“可以窺見(jiàn)一個(gè)空氣污染明顯減少的世界�！边@也表明，增加太陽(yáng)能發(fā)電的使用量，從而取代產(chǎn)生空氣污染的化石燃料發(fā)電，這一舉動(dòng)使這些面板始終保持更高的效率。
他說(shuō)，將太陽(yáng)能電池板放在自己的房屋上，“不僅在幫助自己，不僅在口袋里放錢，而且還在幫助已經(jīng)安裝了太陽(yáng)能電池板的所有人以及將安裝太陽(yáng)能電池板的其他人接下來(lái)的20年�！睆哪撤N意義上說(shuō)，太陽(yáng)能電池板的漲潮會(huì)抬高所有太陽(yáng)能電池板。
盡管重點(diǎn)放在德里，但由于那里的影響是如此強(qiáng)大且易于檢測(cè)，因此這種影響“在任何存在空氣污染的地方都是真實(shí)的。如果減少它，它將對(duì)太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生有益的影響�！北说盟拐f(shuō)。
他說(shuō)，即便如此，并非所有關(guān)于這種影響的主張都一定是真實(shí)的，而且細(xì)節(jié)確實(shí)很重要。例如，由于關(guān)閉，整個(gè)歐洲大部分地區(qū)也出現(xiàn)了更晴朗的天空，一些新聞報(bào)道描述了德國(guó)和英國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的超常輸出水平，但研究人員說(shuō)，這只是一個(gè)巧合。
彼得斯說(shuō)：“德國(guó)和英國(guó)的空氣污染水平通常很低，以至于大多數(shù)光伏裝置不受其影響�！彼f(shuō)，核對(duì)數(shù)據(jù)后，導(dǎo)致今年春季太陽(yáng)能產(chǎn)量高的最大原因是“極端好天氣”，產(chǎn)生了創(chuàng)紀(jì)錄的日照小時(shí)數(shù)。
該研究小組的成員包括位于德國(guó)埃爾蘭根-紐倫堡的Helmholtz研究所的可再生能源研究所的C. Brabec和J. Hauch，Peters現(xiàn)在也在那里工作，以及新加坡Cleantech Solar的A. Nobre。這項(xiàng)工作得到了巴伐利亞州政府的支持。
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