대기 오염과 먼지로 인해 글로벌 태양에너지 생산이 큰 타격을 입고 있다. 공기 중의 입자와 태양광 모듈에 축적된 물질은 특정 지역에서 에너지 출력을 25% 이상 줄인다.
가장 큰 타격을 입은 지역은 중국, 인도 및 아라비아 반도와 같은 태양 에너지 시설에 가장 많은 투자를 하는 곳이다. 

 

이 연구는 6월 23일 환경 과학 및 기술 서한에 온라인으로 게재됐다.
“인도의 동료들은 옥상의 태양열 설비를 과시하고 있었고, 패널이 얼마나 더러운 지 도망을 갔다”라고 듀크 대학의 환경공학 교수인 마이클 버진(Prof. Michael Bergin)은 말했다.
“먼지가 효율성에 영향을 미쳐야 한다고 생각했지만 손실을 예측하는 연구는 없었기 때문에 우리는 이를 위해 포괄적인 모델을 만들었다.”

긴디나가(Gindhinagar)와 위스콘신 대학의 동료 버진은 IITGN의 태양전지 패널이 수집한 태양 에너지의 감소가 시간이 지남에 따라 점점 더 커지는 것을 측정했다. 이 데이터는 몇 주 동안 혼자 방치 한 후 패널을 청소할 때마다 효율이 50%나 증가한 것으로 나타났다.
연구진은 잔유물이 인위적 활동으로 인한 탄소와 이온 오염 물질로 구성된 반면, 92%는 분진이었음을 밝혀 그 구성을 분석하기 위해 오점을 채취했다. 이것은 소량처럼 들릴지 모르지만, 빛은 자연 먼지보다 작은 인조 입자에 의해 더 많이 차단된다.
결과적으로, 에너지 손실에 대한 인간의 기여는 먼지에서 발생하는 것보다 훨씬 크다.

“인조 입자 역시 작고 끈적끈적해서 청소하기가 훨씬 더 어렵다”라고 Bergin은 말했다.
“태양 전지 패널을 더 자주 청소할 수 있다” 고 생각할 수도 있지만, 청소하면 할수록 손상 위험이 커진다.

 

△ 이집트 수도 카이로를 덮고 있는 스모그

이전에 인도의 타지 마할(Taj Mahal)을 변색시킨 오염 물질을 분석한 버진 교수는 이미 다른 입자가 햇빛에 어떻게 반응하는지에 대해 잘 알고 있었다. 그는 초기 연구를 기초로 태양광 패널 먼지와 오염 물질 축적의 다른 구성에 따라 차단된 햇빛의 양을 정확하게 추정하는 방정식을 만들었다.

 

그러나 햇빛을 차단하는 것만이 태양 전지 패널을 오염시키는 것이 아니다. 대기 중에 있는 대기 입자에도 선별 효과가 있다.
버진은 태양 차단 방정식의 절반을, 듀크 대학의 기후과학 교수이자 NASA의 GISS Global Climate Model(글로벌 기후모델) 사용 전문가인 드류 신델(Drew Shindell) 에게 의지했다.

기후 모델은 이미 여러 종류의 공기 중, 입자에 의해 차단된 태양 에너지의 양을 설명하기 때문에 태양 에너지에 대한 입자의 영향을 추정하는 것은 쉽지 않았다.
NASA 모델은 또한 전세계의 표면에 퇴적된 미립자 물질의 양을 추정하여 축적된 먼지와 오염에 의해 어느 정도의 햇빛이 차단되는지 Bergin 방정식의 기초를 제공한다.

 

 

계산 결과는, 세계의 모든 부분에서 태양 에너지 생산의 총손실을 추정한다. 미국은 상대적으로 철새가 적지만 아라비아 반도, 인도 북부, 중국 동부 지역과 같이 건조한 지역은 월별 청소를 가정 할 때 17 ~ 25% 이상 많은 손실(하지 않았을 때와 비교)을 보고 있다.
2개월마다 청소가 이루어지면 그 숫자는 25 ~ 35%로 증가한다.

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물론 지역 및 지역 차원에서 태양 광 발전에 영향을 미치는 여러 변수가 있다.
예를 들어, 대규모 건축 구역은 인근 태양열 집열 장치에 먼지를 신속하게 축적 할 수 있다.

버진은 “아라비아 반도는 인위적인 오염 물질보다 태양 에너지를 훨씬 많이 잃고 있다” 고 전했다. 그러나 중국의 지역에서는 그 반대가 사실이며 인도의 지역도 그다지 뒤떨어져 있지 않다.
“중국은 매년 수천 억 달러가 손실되고 있 으며 그 중 80% 이상이 공해로 인한 손실로 인한 것”이라고 Bergin은 말했다. “중국에서 일어나는 재생 에너지의 폭발과 태양에너지 용량 확대에 대한 최근의 노력으로 이 숫자는 올라갈 것이다.”

“우리는 항상 이러한 오염 물질이 인간의 건강과 기후 변화에 악영향을 끼쳤다는 것을 알았지만 태양 에너지에 대해서도 얼마나 나쁜지를 보여주었다”라고 Bergin은 말했다.
“전세계의 정책 입안자가 온실가스배출 통제를 채택하는 또 다른 이유이기도 하다.”
<편역 문광주> 

 

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