Životné prostredie

Fotovoltické panely výrazne zvyšujú teplotu v mestách, tvrdí štúdia

Štúdie naznačujú, že fotovoltické panely môžu zvyšovať teplotu okolia a tento efekt je obzvlášť intenzívny v mestskom prostredí, kde môže nárast dosiahnuť až 9,4 °C. Zdá sa teda, že napriek výhodám obnoviteľných technológií nie je ich vplyv na životné prostredie ešte úplne zvládnutý a naďalej je predmetom diskusie.

Traja vedci z univerzity v Kjúšu v Japonsku uverejnili simulačnú štúdiu, v ktorej zistili, že výstavba fotovoltických zariadení zvýšila priemernú teplotu povrchu zeme v danej oblasti o 2,85 °C. Tento efekt oteplenia bol výraznejší v najteplejších mesiacoch, keď teplota narástla priemerne o 3,6 °C, a menej výrazný v zime, s priemerným nárastom o 2,3 °C.

Najvýraznejšie zvýšenie bolo zaznamenané v mestských oblastiach, kde sa za 10 rokov zaznamenal nárast o 9,44 °C, zatiaľ čo najmenej výrazné zvýšenie bolo zaznamenané v horských oblastiach vo vyšších nadmorských výškach, kde bol vplyv výstavby fotovoltických systémov menší.

Štúdia analyzovala vplyv fotovoltických zariadení na povodie v rokoch 2013 až 2023 s cieľom pochopiť trendy zmien teploty na zemskom povrchu.

Najmä počas horúcich mesiacov

Zo sezónneho hľadiska je vplyv priemerného zvýšenia teploty zemského povrchu výraznejší (+3,35 °C) počas najteplejších mesiacov (jar a leto) a miernejší (+2,5 °C) počas najchladnejších mesiacov (jeseň a zima).

Podobne sa zistilo, že vzdialenosť fotovoltického systému od vodného toku a okolitá vegetácia tiež ovplyvňujú zmeny okolitej teploty. „Výstavba fotovoltických zariadení ovplyvňuje nielen tepelné prostredie, ale aj miestny ekosystém vrátane schopnosti pôdy zadržiavať vodu, rizika povodní a rozloženia mikroorganizmov,“ uvádza sa v štúdii.

Výskumníci navrhujú „zlepšiť presnosť simulačných modelov a vykonať analýzy v iných povodiach. Po analýze rôznych povodí možno výsledky použiť na porovnávacie analýzy s cieľom objektívne kvantifikovať vplyv fotovoltickej energie na tepelné prostredie.“

Mestský priestor udržiava teplo

Ďalšia štúdia, ktorú vykonala výskumníčka z univerzity v Mníchove v Nemecku, analyzovala vplyv fotovoltických fasád na mestské mikroklimatické podmienky, pričom zohľadnila skutočnosť, že mestá trpia fenoménom nazývaným „mestský tepelný ostrov“, ktorý udržiava vnútorné prostredie teplejšie ako vonkajšie, čo má vo všeobecnosti negatívny vplyv na zdravie obyvateľov.

Analýza ukázala, že výsledky poukazujú na „denný otepľovací účinok fotovoltiky na priemernú teplotu vyžarovanú z povrchu, ktorý môže dosiahnuť +5,47 °C v lete a +6,72 °C v zime“. „Počas noci sa pri týchto dvoch parametroch nezaznamenalo žiadne zvýšenie, takže nočná regenerácia, ktorá je kľúčová pre ľudské zdravie, nie je ovplyvnená,“ dodáva štúdia.

Dôležitým faktorom pri zmierňovaní vplyvu fotovoltických fasád je množstvo slnečného svetla alebo žiarenia odrážaného od povrchov budov a podlahových krytín. Ich konštrukcia s použitím produktov s nízkym albedom (pomer odrazeného žiarenia od povrchu k dopadajúcemu žiareniu) znižuje otepľovací efekt. „Fotovoltické fasády systematicky spôsobujú otepľovanie okolitej mikroklímy v lete a znižujú vonkajší tepelný komfort,“ konštatuje štúdia.

V roku 2024 bola v Španielsku podľa Red Eléctrica (REE) fotovoltická kapacita 32 GW a produkcia dosiahla „44 520 GWh“. To predstavuje 24,9 % celkovej inštalovanej kapacity v Španielsku k 31. januáru 2025.

Vlny horúčav zhoršujú situáciu

V klasickom fotovoltickom systéme sa len približne 20 % slnečného žiarenia premieňa na elektrickú energiu, zatiaľ čo zvyšok sa stráca vo forme tepelnej energie. Pri vlnách extrémnych horúčav môže mať tento zvyšok nepriaznivé účinky.

Je známe, že „elektrická účinnosť fotovoltického systému je nepriamo úmerná teplote článku, čo znamená, že čím vyššia je teplota solárnych článkov, tým nižšia je elektrická účinnosť systému“.

Teplo ovplyvňuje hlavne solárne moduly. „S rastúcou teplotou sa zvyšuje počet elektrónov prítomných v polovodičových materiáloch modulov, čo znižuje energiu, ktorú môžu prenášať,“ analyzovalo fórum elektrických áut. Pri každom stupni Celzia, o ktorý teplota článku stúpne (nad 25 °C), kryštalické moduly strácajú približne 0,4 % svojho výkonu.

V horúcich oblastiach Španielska, kde teploty môžu v slnečných letných dňoch dosiahnuť 43 °C, môžu teploty článkov dosiahnuť približne 63 °C alebo aj viac, čo vedie k stratám výkonu viac ako 18 % len v dôsledku tepla. „Súčasné solárne panely čelia problémom prehrievania, ktoré ovplyvňujú ich životnosť a znižujú ich účinnosť. Okrem toho konvenčné batérie používané na ukladanie energie závisia od málo trvácnych a drahých materiálov,“ uvádza Journal of Energy.

Kľúčová úloha chladiaceho systému

Podľa inej štúdie by chladenie prevádzkovej plochy solárnych fotovoltických systémov mohlo byť kľúčovým faktorom, ktorý by zlepšil fotovoltickú účinnosť.

Podľa autorov vhodný chladiaci systém nielen zvyšuje elektrickú účinnosť, ale aj znižuje mieru degradácie solárnych článkov v priebehu času, čím sa predlžuje životnosť modulov. Okrem toho sa odvedené prebytočné teplo môže využiť na domáce, komerčné alebo priemyselné účely. Vedci analyzovali rôzne chladiace technológie s cieľom zmierniť negatívne účinky vysokej teploty.

Medzi skúmané technológie chladenia patria hybridné solárne fotovoltické/tepelné systémy, ako sú systémy chladené rozprašovaním vody, nútenou cirkuláciou vody alebo tepelnými radičmi. Zohľadnené sú aj inovácie v materiáloch, z ktorých sú panely vyrobené, chladenie ponorením do vody a použitie priehľadných povlakov alebo termoelektrického chladenia.

Článok bol preložený z francúzskej edície Epoch Times

ZDIEĽAŤ ČLÁNOK