A kép csak illusztráció (Forrás: Pixabay)

Indiai kutatások kimutatták, hogy a tetőtéri napelemes rendszerek „nem szándékolt” hatásokat gyakorolhatnak a városi környezet hőmérsékletére. A tetőtéri panelek például akár 0,6 °C-kal is csökkenthetik az éjszakai hőmérsékletet.

Egy nemzetközi tudóscsoport egy új modellt dolgozott ki a városi mikroklímák tetőtéri fotovoltaikus napelemeinek (RPVSP) értékelésére. A modell a legújabb időjárás-kutatási és előrejelzési (WRF) modellt alkalmazza, amelybe integrálva van az épület-energetikai modell (BEM) és az épület hatásának paraméterezése (BEP). A modellt tíz, Kolkatában (India) található megfigyelőállomás adataival validálták, amelyeket kísérletileg hitelesített modellekkel teszteltek, írja a pv magazine.

hirdetés

„Míg a jelenlegi szakirodalom beszámol az RPVSP városi környezetre gyakorolt hatásáról, ezek többsége helyszíni terepkísérleteken vagy épületléptékű szimulációkon alapul, és hiányzik belőlük az átfogó, több várost érintő elemzés. Ezek a tanulmányok továbbá figyelmen kívül hagyják a konvektív hőátadást a tetőfelület és a napelemek hátsó része között” – állították a kutatók. „A mi tanulmányunk ezeket a hiányosságokat új RPVSP-paraméterezésekkel pótolja, beleértve a konvektív hőátadást is, ami összhangba hozza eredményeinket más, hasonló megfontolásokkal rendelkező tanulmányokkal.”

Az integrált megközelítést WRF/BEP + BEM modellnek nevezték el, amely képes kiszámítani a hőcserét, a lendületet, a páratartalmat és a turbulens kinetikus energia fluxust az épületek és a külső környezet között stabil légköri viszonyok alatt. A modellt először az indiai Kolkatában tesztelték, majd validálták Sydneyben (Ausztrália), Austinban (Texas, USA), Athénban (Görögország) és Brüsszelben (Belgium), hogy a megállapításokat ne csak egy adott éghajlati zónára korlátozzák.

A Kolkatában gyűjtött adatok szerint az RPVSP-k akár 1,5 °C-kal is növelhetik a nappali felszín közeli léghőmérsékletet, mivel megközelítőleg a napenergia 90%-át nyelik el, ebből közel 20%-ot alakítanak át villamos energiává, míg a többi rész a napelemek melegedéséhez járul hozzá. Éjszaka ezzel szemben a teljes városi PV-fedés akár 0,6 °C-kal is csökkentheti az éjszakai maximális felszín közeli léghőmérsékletet. A csúcs hőórákban a tetőfelület hőmérséklete akár 3,2 °C-kal is növekedhet, míg éjszaka átlagosan 1,4 °C-os hűlést tapasztaltak.

A felszín közeli léghőmérséklet hasonló volt a különböző városokban. Sydneyben éjszaka 0,8 °C-os hűlést és nappal 1,9 °C-os emelkedést tapasztaltak; Austinban 0,7 °C-os hűlést és 1,8 °C-os emelkedést, míg Athénban 0,4 °C-os és 1,2 °C-os eltérést. Brüsszelben éjszaka 0,3 °C-os hűlést és nappal 1,1 °C-os emelkedést mértek.

„Tanulmányunk arra is rámutat, hogy a tetőtéri fotovoltaikus napelemek jelentősen módosítják a városi felszín energiaköltségvetését, a felszín közeli meteorológiai mezőket, a városi határréteg dinamikáját és a tengeri szellők áramlását” – tette hozzá a kutatócsoport. „Az RPVSP-k telepítése miatti városi hőmérséklet-emelkedés fokozza az alsó légköri keveredést, és akár 615,6 m-rel is megemelheti a planetáris határréteg (PBL) magasságát, ezáltal csökkentve a felszíni szennyezést.” A PBL a légkör legalsó részét képviseli, amely közvetlenül a Föld felszínével van kölcsönhatásban.

Az eredményeket a „Tetőtéri fotovoltaikus napelemek felmelegítik és lehűtik a városokat” című tanulmányban mutatták be, amelyet a Nature Cities folyóiratban publikáltak. A kutatást az indiai Kalkuttai Egyetem, az Indiai Technológiai Intézet (IIT) Kharagpur, a Jadavpuri Egyetem, az Egyesült Államok Massachusettsi Műszaki Intézete (MIT), a Texasi Egyetem Austinban, a Kínai Tudományos Akadémia és az Ausztrál Új-Dél-Walesi Egyetem kutatói végezték.