Amerikai kutatók megvizsgálták, hogy a tetőn elhelyezett napelemes rendszerek milyen hatást gyakorolnak a levegő és az épületek hőmérsékletére városi környezetben, és fordítva, milyen negatív hatást gyakorolhat a városi hőszigethatás (urban heat island, UHI) a napelemes rendszer teljesítményére. Munkájuk során számításba vették a városi levegő hőmérsékletét, a városi levegő szennyezettségét, a napelemes rendszer részleges árnyékolását, a szilárd szennyeződéseket, az épületek hőterheléseit és hűtőterheléseit, valamint a kültéri árnyékolást. Az Arizonai Állam Egyetem tudósai kutatást folytattak az Egyesült Államokban annak kiértékelésére, hogy a városi elhelyezkedés hogyan befolyásolja a napelemes rendszerek teljesítményét és vica versa, a napelemes rendszerek milyen hatást gyakorolnak környezetükre városi környezetben.

A kutatók elmagyarázták, hogy a napelem modulok sugárzó hő forrásai az összes alattuk található szerkezet számára, ugyanakkor konvekciós hőforrások is, a városokon belül képesek jelentősen megnövelni a környezeti levegő hőmérsékletét, ezzel hozzájárulnak az úgynevezett városi hőszigethatáshoz (urban heat island, UHI), ami akkor következik be, ha a városok elnyelik és megtartják a hőt a járdák, épületek és más felületek magas koncentrációja miatt, írta az mnnsz.hu.

Elemzésüket 116 felülvizsgálatra váró tudományos beszámoló felülvizsgálatára alapozták, ezek révén hét különböző típusú napelem-város interakciót azonosítottak be. A városi környezet napelemekre gyakorolt hatásánál figyelembe vették a városi levegő hőmérsékletét, a városi levegő szennyezettségét, a napelemes rendszer részleges árnyékolását és szilárd szennyeződését. Annak értékeléséhez, hogy a napelem sorozat hogyan befolyásolja a városi környezetet, értékelték a városi levegő hőmérsékletét, az épületek hőterheléseit és hűtőterheléseit, valamint a kültéri árnyékolást.

A városi környezet hatásai

A tudósok azt állapították meg, hogy az összes elemzett paraméter „nem triviális hatással bírt” a napelem áramtermelésére, bár a városi hőszigethatás által előidézett magasabb hőmérsékletet nehéz számszerűsíteni, mivel szezonálisan és napi szinten is változik. A légszennyezést a napelemek teljesítményét városi környezetben leginkább csökkentő tényezőként írták le, az energiatermelés az 5 és 15% között tartományban mozog. „A napelem paneleken található szennyeződések a napfénybesugárzás elnyelését és szóródását idézik elő, csökkentik a panel felszínének fényáteresztő képességét” – fejtették ki a kutatók. „Bár ez a hatás leginkább a szennyezett városi környezetek esetén szembetűnő, megjelenhet olyan vidéki telepítéseknél is, amelyek a városi és ipari szennyezések felől érkező légáramlások irányába esnek.”

A szilárd szennyeződéseket illetően a tudósok azt közölték, hogy a városokban jelentős arányban találhatók áthatolhatatlan felületek, például utak, parkolók és épületek, amelyek nem hátráltatják a napelemek áramtermelését, mivel ezek kevésbé vannak kitéve a talajból származó részecskék erőteljes áramának. „Mindazonáltal a városi környezetben megjelennek egyéb szilárd szennyezőanyag források, beleértve a járművekből, az ipari tevékenységekből és építkezésekből származó kormot és port, amelyek jelentős mértékben hozzájárulhatnak a napelemek szilárd szennyeződéseinek kialakulásához” – fejtették ki bővebben. „Azonban a kutatások azt mutatják, hogy a napelem felületek rendszeres tisztítása – a csapadék által vagy a rendszeres karbantartási munkálatok részeként – akár 10% alá is szoríthatja a termeléskiesést.

Az árnyékolás hatását, ami városi környezetben gyakran elkerülhetetlen, a tanulmány a sűrűn lakott városi területeken tapasztalt legsúlyosabb problémaként jelöli meg. „Ennek a kiesésnek a hatása 20% körüli mértékű” – hangsúlyozták a kutatók. „Azonban a városi telepítések gondos megtervezése, ami figyelembe veszi a légáramot és a potenciális jövőbeli árnyékolást, jó eséllyel mérsékli ezt a problémát.”