Dragă Pablo: Anularea efectului de insulă de căldură în orașe, obținut prin vopsirea unui acoperiș în alb, este anulată de instalarea panourilor solare fotovoltaice comerciale pe acoperiș (cu celule fotovoltaice de culoare închisă)?
Când energia soarelui ajunge la suprafața Pământului, aceasta este fie reflectată, fie absorbită. Când mai multă energie este absorbită decât în mod normal, cum ar fi într-un oraș cu mult asfalt și beton închis la culoare, obținem un efect de „insulă de căldură”. Explorăm dacă panourile solare contribuie la acest efect și, dacă da, dacă acest impact este compensat de beneficiile lor.
Noțiuni de bază privind absorbția energiei solare
Coeficientul mediu de reflexie (gândiți-vă la 1,00 ca la o oglindă perfectă și la 0,00 ca la o suprafață care absoarbe toată energia primită), sau albedo, al pământului este între 0,30 și 0,35. Când oamenii se mută și asfaltează totul, acest albedo scade – ceea ce înseamnă că mai multă radiație solară este absorbită. Albedo-ul asfaltului proaspăt și uzat este de 0,04, respectiv 0,12.
Insolarea medie (termenul pentru cantitatea de energie solară care ajunge pe pământ) pe parcursul celor 24 de ore ale zilei este de 250 Wați pe metru pătrat, ceea ce reprezintă cantitatea de energie utilizată de aproximativ 25 de becuri CFL. Reducerea la jumătate a albedo-ului prin modificarea reflectivității suprafeței dublează efectiv cantitatea de energie absorbită. Un metru pătrat de asfalt ar putea absorbi în medie 225 W/m2 pe zi, sau 5,4 kilowați-oră (kWh), valoare energetică.
Ce este un acoperiș rece și cum putem beneficia de materialele de acoperiș de culoare mai deschisă?
În terminologia construcțiilor, un acoperiș rece este un acoperiș acoperit cu materiale cu o reflectanță solară și o emisie termică ridicate, adică abilitatea de a elibera rapid căldura, în loc să o stocheze și să o radieze spre interiorul clădirii. Deși un acoperiș rece nu trebuie să fie neapărat o oglindă, acestea sunt adesea albe sau de culoare mai deschisă. Un studiu a relevat că, dacă fiecare structură de pe pământ ar fi dotată cu un acoperiș rece, efectul colectiv asupra forțării radiative, măsura impactului schimbărilor climatice, ar fi de 0,01-0,19 W/m2 (Prin comparație, impactul net al emisiilor umane asupra pământului este de aproximativ 1,6 W/m2.)
Câtă căldură absorb panourile solare?
Panourile fotovoltaice variază de la albastru la negru, dar sunt netede și au un albedo de aproximativ 0,3. Însă nu albedo-ul în sine este important, ci schimbarea relativă a albedo-ului față de situația existentă. Deoarece majoritatea panourilor solare sunt montate pe acoperiș, iar majoritatea acoperișurilor sunt acoperite cu șindrilă de carton bituminos de culoare închisă, acoperirea acoperișului cu panouri solare ar putea reprezenta de fapt o schimbare pozitivă în reflectivitate. Panourile solare ar absorbi 1,8 kWh pe metru pătrat pe zi, mult mai puțin decât cei 5,4 kWh absorbiți de asfalt. Același panou solar, presupunând o eficiență de 15%, ar genera, de asemenea, 0,9 kWh de energie electrică pe metru pătrat pe zi.
Deși panourile solare absorb căldura la fel ca un acoperiș, faptul că sunt ridicate de pe acoperiș modifică semnificativ cantitatea de radiație infraroșie (căldură) care pătrunde în casă. Gândiți-vă în felul următor: panoul solar absoarbe aproximativ 30% din energia termică a soarelui, re-emite jumătate spre cer și jumătate spre acoperiș, care absoarbe aproximativ 30% din căldura emisă de panoul solar sau doar 5% din căldura soarelui (30% din 50% din 30%). Acest concept este susținut de un studiu realizat de UC San Diego.
Contribuie panourile solare la efectul de insulă de căldură?
Orașele și suprafețele lor extinse pavate sunt, cu siguranță, de vină pentru efectul de insulă de căldură și, din moment ce aceste suprafețe pavate și acoperișurile absorbante de energie solară există deja, panourile solare ar putea reprezenta de fapt o reducere a absorbției de căldură. La aceasta se adaugă faptul că panourile solare produc energie regenerabilă care nu contribuie la schimbările climatice, spre deosebire de sursele convenționale precum cărbunele. În plus, particulele de funingine din atmosferă, provenite din arderea combustibililor fosili, contribuie la o forțare radiativă de 0,1 până la 0,4 W/m2. Panourile solare, pe de altă parte, reduc cantitatea de emisii care cauzează schimbările climatice.
Așadar, dacă vă întrebați despre efectul de insulă de căldură înainte de a instala panouri solare pe acoperiș, nu vă mai gândiți. Conform cifrelor, panourile solare nu numai că vor produce energie, dar vă vor menține casa puțin mai răcoroasă, ceea ce înseamnă că veți folosi mai puțină energie în primul rând, ceea ce ne va menține pe toți puțin mai răcoroși.
