空气污染正在扼杀世界各地的太阳能

北京的雾霾太严重了，有时甚至连太阳都看不见。无论是居民还是游客，甚至是太阳能电池板，都是如此。事实上，该国创纪录的空气污染意味着，如果天空更洁净，中国蓬勃发展的太阳能行业就可以生产出更多的清洁能源，并获得更大的回报。

在最近的 PLOS One 研究中，苏黎世瑞士联邦理工学院的研究人员给出了数字：如果中国推行一系列旨在将其化石燃料行业空气污染控制在接近零的积极政策，到 2040 年，其光伏太阳能电池板每年可以产生近 160 太瓦的额外能源。如果公共卫生效益不足以激励中国，那么每年将额外产生 70 亿至 100 亿美元。

“中国是全球安装太阳能光伏发电最多的国家，但与此同时，中国也是空气污染最严重的国家，”可再生能源研究员、这项研究的主要作者 Mercè Labordena 表示。中国的大部分空气污染源于化石燃料（即煤炭）的燃烧，而中国恰好也是世界上最大的煤炭消费国。

天空中的杂乱物质越多，到达太阳能电池板表面的太阳辐射就越少。硫酸盐等颗粒可以反射辐射，而黑碳等其他颗粒则会在辐射到达地面之前吸收辐射。加州大学伯克利分校能源学教授丹·卡门说：“毫无疑问，如果你从空气中去除颗粒物，你就能获得更多的太阳能。”

公民也会变得更健康。空气污染与呼吸困难、心脏病、痴呆症和其他认知能力下降有关。最近，它甚至与生育能力下降有关。过去减少空气污染的努力挽救了数百万人的生命，未来的努力可能会挽救数百万人的生命。

虽然中国在解决空气污染问题方面取得了一些进展——主要是为了公众健康——但仍有很大的改进空间。在这项研究中，拉博德纳和她的同事仔细研究了该国以化石燃料为基础的行业，并提出了一个问题：如果中国采取最雄心勃勃的政策来控制空气污染，将会发生什么。拉博德纳说，这些措施包括用最新的污染控制技术升级燃煤发电厂和工业厂房，以及将住宅供暖从煤炭改为天然气或丙烷。

研究团队利用气候模型模拟了如果政府实施这些措施和其他措施，该国太阳能电池板将接受多少阳光。研究人员发现，影响最大的是该国北部、东部和中南部地区，这些地区人口稠密，天空雾蒙蒙的，也是中国大部分光伏电池板所在地。如果这些地区继续扩大太阳能的使用，拉博德纳解释说，“该地区的省份可能会从空气净化中受益最多。”

肮脏的天空会对中国和其他地方的太阳能生产力造成影响，这是众所周知的事实，但拉博德纳的研究首次对提高太阳能生产力所带来的经济效益给出了美元数字。

但解决方案并不便宜：中国必须花费 500 亿至 700 亿美元才能将空气污染控制到这个程度。研究人员估计，蓬勃发展的太阳能电池板带来的额外收入至少可以抵消其中 17% 的成本。空气污染的减少甚至会给太阳能行业和公众健康带来好处。“清洁中国的空气对于改善人民的健康至关重要——目前，中国的空气污染每年造成约 110 万至 160 万人过早死亡，”Labordena 在一封电子邮件中补充道。

对于卡门来说，这些结果说明了太阳能和化石燃料驱动的污染是多么糟糕。他解释说，人们对中国太阳能扩张的担忧之一是，煤炭行业并没有随之减少。事实上，根据上周刚刚发布的一份报告，今年中国的煤炭使用量估计与 2017 年相比大幅增加。“我们不想只是增加一些太阳能，我们想获得一个替代工艺，”他说。“这是一个巨大的胜利”——为了太阳能电池板和公众健康。

无论如何，限制发电厂排放的颗粒物数量只是部分解决方案。这类技术不仅成本高昂，而且通常需要电力才能运行，而且它们也不能抑制温室气体排放。他补充说，与其投入巨资延长燃煤发电厂的寿命，不如 100% 使用太阳能，这样可能会更有回报。

问题绝不仅限于中国。麻省理工学院专门研究光伏技术的科学家伊恩·马里乌斯·彼得斯 (Ian Marius Peters) 领导的一项研究表明，德里和新加坡等大城市的光伏电池板在雾霾天气下也会受到影响。例如，在德里，这导致硅太阳能电池板接受到的阳光比在清洁空气中少 12% 左右。问题也不仅限于化石燃料。每个地区的空气中颗粒物混合物都各不相同，并非所有颗粒物都直接来自人类。例如，卡门说，上个月加州致命的野火造成的空气污染非常严重，以至于数百英里外的旧金山湾区太阳能电池板的生产率也受到影响。

最让彼得斯担心的是，太阳能发电量减少带来的经济损失可能会让投资者望而却步。“如果公司发现他们无法从这些系统中获得收入，就会削弱人们对这项技术的信任，并减少太阳能发电量，”麻省理工学院专门研究光伏技术的科学家彼得斯说。

尽管如此，彼得斯希望，随着世界越来越多地采用太阳能，太阳能电池板本身最终会引发正反馈循环：太阳能越多，空气就越清洁，太阳能电池板产生的能源越多，对煤炭的依赖就越少，他解释说。理想情况下，“太阳能应该在解决这个问题上发挥作用。”