Die Demokratisierung der Installation herkömmlicher Solarmodule auf Gebäudedächern könnte tagsüber zu einem Anstieg der Temperaturen in Städten führen. Nachts könnten diese Temperaturen jedoch sinken, wie eine neue Studie zeigt.
Diese Forschungsarbeit, die von Dr. Ansar Khan von der Universität Kalkutta in Zusammenarbeit mit Professor Mattheos Santamouris von der University of New South Wales durchgeführt wurde, befasst sich daher mit den Klimaauswirkungen einer möglichen Verallgemeinerung dieser Methode, die es Ihnen ermöglicht, Ihre eigenen Produkte zu produzieren eigene Energie mit dem Licht unseres Sterns.
Doch ohne verfügbare Daten zu diesem Thema wandten sich die beiden Wissenschaftler Simulationen zu, die auf Wetterbedingungen im Stadtmaßstab basierten.
Sie fanden heraus, dass in einem Szenario, in dem ein ganzes Stadtgebiet aus mit Solarpaneelen bedeckten Gebäuden besteht, die Temperatur im Sommer tagsüber um bis zu 1,5 Grad Celsius ansteigen und um bis zu 0,6 Grad Celsius sinken könnte über Nacht.
Die Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in Naturstädte„Behaupten Sie nicht, dass Solarmodule keine wichtige Lösung für erneuerbare Energien sind, insbesondere im Zusammenhang mit der Energiewende weg von fossilen Brennstoffen.“
Stattdessen weisen die beiden Forscher darauf hin, dass es sinnvoll sein könnte, Lösungen zu entwerfen, etwa Kombinationen aus reflektierenden Materialien für Dächer und städtische Begrünung, um die vielen Vorteile dieser Solarpaneele mit ihren möglichen Folgen in der Stadt in Einklang zu bringen.
„Photovoltaik-Solarmodule sind eine wichtige Technologie im Bereich der erneuerbaren Energien, aber sie können die örtlichen Gegebenheiten in Städten verändern, wenn sie in großen Mengen in Mädchen installiert werden“, sagt Professor Santamouris.
„Das Verständnis dieser Veränderungen ist für Entscheidungsträger von entscheidender Bedeutung, die Städte mit einer großen Anzahl an an Gebäuden installierten Paneelen in Betracht ziehen und die für deren effektiven Einsatz erforderlichen Strategien berücksichtigen müssen. »
Tagsüber heiß, nachts kalt
Für die Zwecke der Studie nutzte das Forschungsteam die Stadt Kalkutta in Indien als Referenzstandort. Die Autoren der Arbeit untersuchten außerdem vier weitere Städte, nämlich Sydney, Austin, Athen und Brüssel, um Vergleiche anzustellen.
„Wir haben herausgefunden, dass es einen linearen Zusammenhang zwischen dem Temperaturanstieg und dem Prozentsatz der mit Solarpaneelen bedeckten Dächer gibt“, sagte Professor Santamouris. „Unter dem Maximalszenario, d. h. 100 % der Dächer sind während der heißesten Zeit des Sommers bedeckt, deuten unsere Daten darauf hin, dass Solarmodule tagsüber zu einem deutlichen Temperaturanstieg führen. »
Nach Ansicht des Professors würde der „heizende“ Effekt von Sonnenkollektoren aufgrund der vollständigen Dachabdeckung den Vorteil erneuerbarer Energien erheblich schmälern. Schätzungen zeigen, dass in Sydney fast 40 % der von Sonnenkollektoren erzeugten Energie zum Ausgleich der Auswirkungen auf die Temperatur verwendet werden, im Allgemeinen in Form der Nutzung von Klimaanlagen.
„Wenn Solarmodule auf Dächern installiert werden, absorbieren sie einen Großteil der Sonnenenergie, wandeln einen Teil in Strom um und erzeugen im Rahmen ihres Betriebs Wärme“, erklärt Professor Santamouris.
„Dies liegt vor allem an der verminderten Fähigkeit von Solarmodulen, Sonnenlicht zu reflektieren, aber auch an der Luftzirkulation über und unter den Modulen, die das Erwärmungsphänomen verstärkt.“ »
„Im Hochsommer kann die Oberfläche dieser Paneele 70 Grad Celsius erreichen, was eine Kühlung der umgebenden städtischen Umgebung unmöglich macht“, fügte der Spezialist hinzu.
Und nachts ist die Oberflächentemperatur der Paneele aufgrund der Wärmeübertragung in Form von Strahlung niedriger als die der Gebäude und kühlt somit die Umgebungsluft ab. Dieser Einfluss könnte sich als besonders wichtig erweisen, da die Auswirkungen der globalen Erwärmung vor allem nachts zu spüren sein dürften, wenn die Temperatur im nächsten Jahrhundert durchschnittlich um etwa 4 Grad Celsius ansteigen könnte, erinnert sich der Professor.
Die Studie ergab auch, dass diese Zeichen komplexe Auswirkungen auf andere lokale Wetterbedingungen haben können. Genauer gesagt können sie die Konzentration von Schadstoffen verringern, indem sie den unteren Teil der Atmosphäre stärken, der von den Bedingungen auf der Oberfläche unseres Planeten beeinflusst wird, was zu stärkeren Winden und damit zu einer stärkeren Verdünnung der Verschmutzung führt.
„Sonnenkollektoren erhöhen auch das Eindringen der Küstenbrise in Städte, die am Wasser liegen, und verringern gleichzeitig die Konzentration umweltschädlicher Produkte in Bodennähe“, betonte Professor Santamouris weiter. „Dies gleicht den Temperaturanstieg während des Tages teilweise aus und ist außerdem ein erheblicher Effekt für Städte wie Kalkutta, wo das Verschmutzungsproblem besonders groß ist.“ »
Der Reiz integrierter Lösungen
Laut Forschern ist es möglich, Solarmodule herzustellen, die den Erwärmungseffekt tagsüber reduzieren und gleichzeitig ihre Vorteile beibehalten, und das alles unter Verwendung ausgefeilter Kühlstrategien. Darüber hinaus könnten Innovationen in der Materialwissenschaft in Kombination mit Solarpaneelen Systeme schaffen, die bei niedrigeren Temperaturen und daher mit weniger erheblichen Erwärmungseffekten arbeiten, wird argumentiert.
Für Professor Santamouris könnte die Lösung unter anderem in einem Hybridsystem mit Wasserkühlung liegen, um überschüssige Wärme aufzunehmen und so heißes Wasser zu erzeugen.
„Es ist bereits möglich, die Oberfläche von Solarmodulen durch zirkulierendes Wasser zu kühlen“, sagte er.
Darüber hinaus könnten auf Dächern installierte reflektierende Materialien verwendet werden, die es ermöglichen würden, die Sonnenenergie in Richtung Himmel zu reflektieren, anstatt sie zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln, um die Effizienz der Solarpaneele zu erhöhen und gleichzeitig die Energie zu reduzieren Beheizung von Gebäuden tagsüber. Und das ohne Berücksichtigung der Möglichkeit, Dächer und Wände von Gebäuden zu begrünen.
