Con planes de instalar 100 GW de energía solar para 2030, India ha colocado la energía solar en el centro de su estrategia para mitigar el cambio climático.
Sin embargo, el cambio climático y la alta contaminación reducirán la eficiencia de la energía solar fotovoltaica (SPV) en el futuro, según un nuevo estudio publicado en Cartas de investigación ambiental.
Investigadores del Centro de Ciencias Atmosféricas del Instituto Indio de Tecnología (IIT) de Delhi utilizaron datos de radiación de modelos climáticos globales disponibles en la sexta fase del Proyecto de Modelo de Intercomparación.CMIP6) analizaron los efectos duales del cambio climático y la contaminación del aire en el desempeño de los SPV.
CMIP6 es un grupo líder de modelos que utiliza una variedad de conjuntos de datos para proyectar los impactos futuros del cambio climático bajo varios escenarios de emisiones.
El estudio, que utilizó datos de 1985 a 2014 como base para proyectar cambios de 2041 a 2050, concluyó que la eficiencia de los SPV podría disminuir en un 3,3 por ciento para mediados de siglo. Basándose en los niveles actuales de generación de energía solar, el estudio estima las pérdidas de electricidad entre 600 y 840 gigavatios-hora (GWh) al año.
La generación de energía fotovoltaica en una ubicación específica está determinada por la capacidad fotovoltaica nominal instalada y el potencial fotovoltaico en esa ubicación. El potencial depende de la disponibilidad de radiación solar y otros factores como la temperatura ambiente, los vientos en la superficie y la humedad.
Dado que las condiciones ambientales locales desempeñan un papel importante en el rendimiento general de los paneles solares, el artículo analiza dos posibles escenarios futuros. El primer escenario implica esfuerzos moderados para reducir la contaminación del aire y abordar el cambio climático. El segundo incluye condiciones en las que existen fuertes controles de la contaminación del aire, pero menos medidas para combatir el cambio climático.
El estudio concluye que el desempeño del SPV en el primer escenario, que incluye esfuerzos moderados tanto para combatir la contaminación del aire como para mitigar el clima, se reduce significativamente en comparación con el segundo escenario con fuertes medidas de control de la contaminación del aire.
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La integración de la resiliencia climática en la infraestructura solar garantizará la confiabilidad a largo plazo, maximizará la generación de energía solar, atraerá inversión extranjera, reducirá los costos y respaldará los objetivos de energía limpia y sostenible de la India.
Asutosh Acharya, científico climático senior, Aurassure
“El aire limpio y la energía limpia deben ir de la mano: frenar la contaminación del aire puede reducir las pérdidas radiativas en la energía fotovoltaica, mientras que una acción climática urgente puede reducir las pérdidas inducidas por la temperatura, garantizar el pleno uso de la energía solar y promover un aumento del desarrollo sostenible desde el punto de vista climático”, afirmó. . Sagnik Dey, coautor y profesor del Centro de Ciencias Atmosféricas del IIT Delhi.
India planea alcanzar 500 GW de capacidad de generación de energía a partir de carbón para 2030. De esta cantidad, se esperan 100 GW de energía solar. A medida que India avanza en sus objetivos solares, es importante abordar las pérdidas de eficiencia que podrían obstaculizar el potencial de la energía fotovoltaica en el futuro.
Una fuente abundante pero cada vez menor de luz solar.
El documento afirma que India tiene unos 300 días de sol al año, con niveles de radiación solar que oscilan entre 1.700 y 2.200 kilovatios-hora por metro cuadrado. Sin embargo, debido a los aerosoles antropogénicos, la India ha experimentado una disminución constante de la radiación solar, conocido como fenómeno de atenuación.
El artículo también explora el efecto del aumento de temperatura en los paneles solares que contienen múltiples células solares. Estas células solares convierten la luz solar y afectan las condiciones ambientales locales.
Según los investigadores, la temperatura máxima diaria promedio de las células en la India de 1985 a 2014 osciló entre 15 grados Celsius y 50 grados Celsius, mientras que los paneles solares normalmente funcionan con máxima eficiencia cuando la temperatura de las células no supera los 45 grados Celsius.
El documento afirma que las temperaturas de las celdas se mantendrán estables durante unos 18 ± 5 días bajo esfuerzos moderados para combatir la contaminación y el cambio climático, y durante 26 ± 3 días bajo fuertes medidas de mitigación, pero se espera un escenario de acción climática débil en el futuro.
Esto indica un mayor riesgo de pérdida de energía debido a efectos térmicos en ambos escenarios. Según los investigadores, las altas temperaturas de las células provocadas por el aumento de la temperatura de la superficie son una gran preocupación para el potencial futuro de la energía fotovoltaica.
El estudio destaca que la mayor parte de la India verá un aumento de aerosoles, excepto en el noroeste del desierto de Thar, donde las nubes desempeñarán un papel más importante a pesar de los mayores niveles de polvo.
Junto con los aerosoles, las temperaturas más altas reducen la eficiencia de los paneles solares y provocan importantes pérdidas de rendimiento, especialmente con una exposición climática limitada. “Una transición rápida a la energía renovable es fundamental para mitigar tanto la contaminación del aire como el cambio climático”, señala el estudio.
Diferentes influencias geográficas
El estudio utiliza dos medidas para analizar el potencial de la energía solar: el número total de días soleados al año y el número de días soleados consecutivos y su impacto en la red eléctrica se divide en cinco regiones: norte, este, oeste, noreste y norte del sur
Según el documento, India tiene unos 215 días soleados al año, cuando la radiación solar supera los 208 vatios por metro cuadrado necesarios para la generación fotovoltaica. Las redes eléctricas del sur, oeste y norte reciben más días de este tipo que las del este y noreste. Sin embargo, un control deficiente de la contaminación del aire puede reducirla a 15 días por año, mientras que esfuerzos moderados pueden limitar la reducción a ocho días.
La segunda métrica, los días consecutivos ricos en sol, rastrea la radiación solar ininterrumpida. India tiene alrededor de 165 días de este tipo cada año, más en la región norte y menos en las regiones noreste. Con un control débil de la contaminación del aire, estos días consecutivos se pueden reducir a 20 días, en comparación con los 15 días que se necesitan con medidas moderadas. El alto nivel de contaminación, que está relacionado con el aumento de aerosoles, es el principal motivo de la disminución de la radiación solar.
El documento concluye que es probable que disminuya el número de días soleados, con reducciones máximas en zonas altamente irradiadas como el noroeste y la red eléctrica occidental. Como resultado, las redes eléctricas del norte, oeste y sur, que se encuentran en la mayoría de los parques solares del país, enfrentarán serios desafíos para mantener el rendimiento de las SPV debido al cambio climático.
Los impactos en las redes eléctricas regionales también dependerán de las medidas futuras para combatir la contaminación del aire y la acción climática. Por ejemplo, se espera que la red del noreste registre un aumento de la radiación solar en condiciones de reducción de la contaminación del aire y escenarios de acción climática débil.
Esto podría potencialmente aumentar la cantidad de días soleados en la región. Los investigadores atribuyen este aumento a la reducción de las nubes en la zona. Tanto las redes eléctricas del este como del noreste tradicionalmente ven menos días soleados.
“La red del noreste, con aproximadamente 125 días de sol, tiene potencial para el desarrollo de la energía solar. Su mínima sensibilidad a la pérdida de eficiencia fotovoltaica debido a la temperatura la convierte en una región prometedora para los parques solares existentes y las ciudades solares planificadas”, Sushovan Ghosh, CEO y es el autor correspondiente del artículo, que fue investigador en el IIT Delhi y actualmente se encuentra en el Departamento de Ciencias de la Tierra. , Centro de Supercomputación de Barcelona, España.
Independientemente de qué factor meteorológico desempeñe un papel más importante en el proceso general, en el período 2041-2050 se pronostica una tendencia a la disminución de la radiación solar en la mayoría de las regiones del país.
El documento dice que en el primer escenario, con esfuerzos moderados para combatir la contaminación del aire y el cambio climático, se espera que la red eléctrica oriental, particularmente la llanura del Indogangético Oriental, experimente la mayor reducción en la capacidad solar (-5,1 por ciento). , seguidas por las redes del norte (-3,4 por ciento), noreste (-3 por ciento) y sur (-2,3 por ciento).
En el segundo escenario, con un fuerte control de la contaminación del aire pero un débil impacto climático, se espera que la red occidental experimente la mayor reducción (-2,7 por ciento), seguida por la del norte (-2,4 por ciento), la oriental (- 2,2 por ciento) para observar. , y la menor disminución en la red nororiental (−1,1 por ciento).
“Nuestro análisis muestra que para mediados de siglo, las pérdidas radiativas por aerosoles superarán las pérdidas anuales debidas a la temperatura, excepto en partes de la región nororiental y la costa sur cerca de Kerala, lo que muestra un cambio específico de la región en el desafío de la energía solar”. dicho Dilip Ganguly, uno de los coautores y profesor del Centro de Ciencias Atmosféricas, IIT Delhi.
Según los expertos, el estudio muestra cómo garantizar un futuro sostenible frente a las crecientes amenazas del cambio climático y la contaminación del aire puede resultar aún más difícil.
“La integración de la resiliencia climática en la infraestructura solar garantizará la confiabilidad a largo plazo, maximizará la generación de energía solar, atraerá inversión extranjera, reducirá los costos y apoyará los objetivos de energía limpia y sostenible de la India”, dijo Asutosh Acharya, director climático de Aurassure, sobre el clima. Empresa de tecnología especializada en monitoreo de datos hiperlocales y análisis de riesgos físicos.
Esta historia se publica con permiso. Mongabay.com.
