Ian Marius Peters, nu en MIT-forskare, arbetade med solenergiforskning i Singapore 2013 när han mötte ett extraordinärt moln av föroreningar. Staden var plötsligt uppslukad av ett illaluktande moln av dis så tjockt att man från ena sidan av en gata inte kunde se byggnaderna på andra sidan, och luften luktade brinnande. Händelsen, utlöst av skogsbränder i Indonesien och koncentrerade av ovanliga vindmönster, varade i två veckor, vilket snabbt fick butiker att ta slut på ansiktsmasker när medborgarna tog upp dem för att hjälpa deras andning.

Medan andra tog upp folkhälsoproblemen med de tjocka luftföroreningarna, Peters medarbetare Andre Nobre från Cleantech Energy Corp., vars fält också är solenergi, undrade över vilken inverkan sådana diser kan ha på produktionen av solpaneler i området. Det ledde till ett år långt projekt för att försöka kvantifiera hur stadsbaserade solenergianläggningar påverkas av dis, som tenderar att vara koncentrerade till täta städer.

Nu, resultaten av den forskningen har just publicerats i tidskriften Energi- och miljövetenskap , och resultaten visar att dessa effekter verkligen är betydande. I vissa fall kan det betyda skillnaden mellan en framgångsrik solenergianläggning och en som till slut inte klarar förväntade produktionsnivåer – och eventuellt går med förlust.

Efter att först ha samlat in data om både mängden solstrålning som når marken, och mängden partiklar i luften mätt med andra instrument, Peters arbetade med MIT docent i maskinteknik Tonio Buonassisi och tre andra för att hitta ett sätt att beräkna mängden solljus som absorberades eller spreds av dis innan de når solpanelerna. Att hitta nödvändiga data för att bestämma den absorptionsnivån visade sig vara förvånansvärt svårt.

Så småningom, de kunde samla in data i Delhi, Indien, tillhandahåller mätningar av solinstrålning och föroreningar under en tvåårsperiod – och bekräftade betydande minskningar av solpanelseffekten. Men till skillnad från Singapore, vad de fann var att "i Delhi är det konstant. Det finns aldrig en dag utan föroreningar, " säger Peters. Där, de fann att den årliga genomsnittliga dämpningsnivån för solpanelens effekt var cirka 12 procent.

Även om det kanske inte låter som en så stor summa, Peters påpekar att det är större än vinstmarginalerna för vissa solcellsinstallationer, och därmed bokstavligen kan vara tillräckligt för att göra skillnaden mellan ett framgångsrikt projekt och ett som misslyckas – inte bara påverka det projektet, men också potentiellt orsaka en ringeffekt genom att avskräcka andra från att investera i solenergiprojekt. Om storleken på en installation baseras på förväntade nivåer av solljus som når marken i det området, utan att ta hänsyn till effekterna av dis, den kommer istället att inte klara avsedd produktion och förväntade intäkter.

"När du planerar projekt, om du inte har tänkt på luftföroreningar, du kommer att underdimensionera, och få en felaktig uppskattning av din avkastning på investeringen, säger Peters

Efter deras detaljerade Delhi-studie, teamet undersökte preliminära data från 16 andra städer runt om i världen, och fann effekter från 2 procent för Singapore till över 9 procent för Peking, Dakha, Ulan Bator, och Kolkata. Dessutom, de tittade på hur de olika typerna av solceller – galliumarsenid, kadmiumtellurid, och perovskit – påverkas av disen, på grund av deras olika spektrala svar. Alla av dem påverkades ännu starkare än standardkiselpanelerna de först studerade, med perovskite, ett mycket lovande nyare solcellsmaterial, påverkas mest (med över 17 procents dämpning i Delhi).

Många länder runt om i världen har gått mot större installation av stadssolpaneler, med Indien som siktar på 40 gigawatt (GW) solcellsinstallationer på taket, medan Kina redan har 22 GW av dem. De flesta av dessa finns i tätorter. Så effekterna av dessa produktionsminskningar kan bli ganska allvarliga, säger forskarna.

Bara i Delhi, de förlorade intäkterna från kraftproduktion kan uppgå till så mycket som 20 miljoner dollar årligen; för Kolkata cirka 16 miljoner dollar; och för Peking och Shanghai handlar det om cirka 10 miljoner dollar per år vardera, laget uppskattar. Planerade installationer i Los Angeles kan förlora mellan 6 miljoner och 9 miljoner dollar.

Övergripande, de projekterar, de potentiella förlusterna "kan lätt uppgå till hundratals miljoner, om inte miljarder dollar årligen." Och om systemen är underdesignade på grund av misslyckande med att ta hänsyn till dis, som också kan påverka systemets övergripande tillförlitlighet, de säger.

Peters säger att de stora hälsofördelarna relaterade till att minska nivåerna av luftföroreningar borde vara motivation nog för nationer att vidta kraftfulla åtgärder, men den här studien "förhoppningsvis är ytterligare en liten del av att visa att vi verkligen borde förbättra luftkvaliteten i städer, och visar att det verkligen betyder något."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.