Die Aussichten für Indien, das Ziel von 100 Gigawatt Solarstrom im Jahr 2022 zu erreichen, sind aufgrund der hohen Luftverschmutzung geschwunden.
Atmosphärische Verschmutzung verringert die Erzeugung von Solarstrom hauptsächlich auf zwei Arten: durch Absorbieren und Streuen der Sonnenstrahlen und durch Verschmutzen von Solarmodulen, sagt Sagnik Dey, Lehrstuhlprofessor am Indian Institute of Technology (IIT) Delhi.
Eine vom IIT Delhi durchgeführte und im März veröffentlichte Studie Umweltforschungsbriefe, berechnet, dass Indien zwischen 2001 und 2018 29 Prozent seines Solarenergiepotenzials durch Luftverschmutzung verloren hat – das entspricht einem jährlichen Verlust von 835 Millionen US-Dollar. Laut der Forschungsgruppe Mercom India hatte Indien im März dieses Jahres erst die Halbzeitmarke von 50 Gigawatt installierter Solarleistung erreicht.
„Einfach ausgedrückt, Aerosole, zu denen in der Luft schwebende Feinstaubpartikel, Staub, Nebel und Dämpfe gehören, reduzieren die einfallende Sonnenstrahlung erheblich, was wir den ‚atmosphärischen Dämpfungseffekt‘ nennen“, sagt Dey, ein Autor der Studie, gegenüber SciDev. Netz. „Dies muss bei großen Solarenergieprojekten berücksichtigt werden.“
Solche Projekte, sagt Dey, berücksichtigen auch nicht den „Verschmutzungseffekt“ von Aerosolen, die sich auf Solarmodulen ablagern und die Sonnenstrahlung daran hindern, die Photovoltaikzellen zu erreichen. „Da die Luftverschmutzung über Südasien zugenommen hat, müssen beide Auswirkungen angegangen und Maßnahmen zur Minderung ergriffen werden, um den Nutzen von Solarstromanlagen zu maximieren“, fügt er hinzu.
In stark verschmutzten Regionen kann Feinstaub einen Rückgang der photovoltaischen Solarstromerzeugung um mehr als 50 Prozent verursachen, der größte Teil davon verursachte laut einer früheren Studie die Verschmutzung von Modulen. Aerosole in der Atmosphäre wirken auch der Solarstromerzeugung entgegen, indem sie die Bewölkung erhöhen und Regen stören, der Partikel auswaschen könnte.
Bhupendra Das, Umweltforscher an der nepalesischen Tribhuvan-Universität in Kathmandu und Vorsitzender der nepalesischen Energie- und Umweltentwicklungsdienste, sagt, dass saurer Regen auch Solaranlagen und Stützstrukturen korrodieren und die Wartungskosten erhöhen kann.
Saurer Regen wird durch Schadstoffe wie Schwefeldioxid und Stickoxide verursacht, die hauptsächlich durch Industrie- und Fahrzeugemissionen freigesetzt werden, hoch in die Atmosphäre aufsteigen und sich mit Wasser, Sauerstoff und anderen Chemikalien vermischen, um ätzende Säuretröpfchen zu bilden, bevor sie als Regen zurückfallen.
„Eine Verringerung der Luftverschmutzung würde sicherlich die Smoggigkeit reduzieren, was wiederum die Erzeugung von Solarenergie verbessern kann, und Modellstudien deuten darauf hin, dass verschmutzte Wolken eine längere Lebensdauer haben und dass Aerosole Niederschläge hemmen“, sagt Das gegenüber SciDev.Net. „Es ist jedoch gut zu bedenken, dass es neben der Luftverschmutzung noch mehrere andere Faktoren für die Bewölkung gibt.“
Die IIT-Delhi-Studie bietet eine Reihe von Maßnahmen, die der indischen Regierung helfen könnten, ihre Solarenergieerzeugungsziele zu erreichen, wenn sie umgesetzt würden. Eines davon sind feststehende Paneele, die optimal geneigt sind, um die Sonneneinstrahlung optimal zu nutzen. Auf geneigten Paneelen sammeln sich Aerosolablagerungen nicht so leicht an wie auf horizontal eingestellten Paneelen.
Gelenkpaneele, die mit Nachführmechanismen ausgestattet sind, um ständig der Sonne zu folgen, sind teurer als feststehende Paneele, sind jedoch widerstandsfähiger gegen die Ansammlung von Aerosolablagerungen. Alle Konfigurationen sind jedoch von der atmosphärischen Dämpfung betroffen, heißt es in der Studie.
Laut der Studie besteht der beste Weg zur Steigerung der Solarenergieproduktion darin, Regierungsinitiativen wie das 2019 gestartete National Clean Air Program mit dem Ziel, die Feinstaubkonzentration (PM2,5) bis 2024 um 20 bis 30 Prozent zu reduzieren, konsequent umzusetzen relativ zum Niveau von 2017.
Die Verringerung der Luftverschmutzung würde „Indiens Fortschritt beschleunigen, um sein Solarenergieziel bei einer geringeren Installationskapazität zu erreichen, und zusätzliche Ausgaben für den Ausbau der Solarenergieinfrastruktur vermeiden“, heißt es in der Studie.
Der Weltluftqualitätsbericht von Swiss IQAir für 2021 zeigt, dass ganz Nordindien in eine Zone fällt, die den WHO-Standard von 10 Mikrogramm pro Kubikmeter für Feinstaub um das Sieben- bis Zehnfache überschreitet.
Der IQAir-Bericht platzierte Neu-Delhi zum vierten Mal in Folge als die am stärksten verschmutzte Hauptstadt der Welt und listete 34 weitere indische Städte unter den am stärksten verschmutzten urbanen Zentren der Welt auf.
Laut IIT Delhi ist die Studie die erste, die die Auswirkungen der Umweltverschmutzung auf die Solarstromerzeugung in Indien quantifiziert, wobei sich frühere Studien auf die schädlichen Auswirkungen schlechter Luftqualität auf die öffentliche Gesundheit und die landwirtschaftliche Produktion konzentriert haben.
Sushovan Ghosh et al, Sauberere Luft würde Indiens jährliche Solarenergieproduktion um 6-28 TWh steigern, Umweltforschungsbriefe (2022). DOI: 10.1088/1748-9326/ac5d9a
Xiaoyuan Li et al, Globale Verringerung der Effizienz der Solarstromerzeugung aufgrund von Aerosolen und Panel-Verschmutzung, Natur Nachhaltigkeit (2020). DOI: 10.1038/s41893-020-0553-2
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