To, že se města přehřívají, je nezpochybnitelný fakt. Tam, kde lidé vytvořili umělé prostředí bez dostatečného zastoupení přirozeně ochlazujících prvků, vzniká tzv. tepelný ostrov (urban heat island) – místo, které je výrazně teplejší než okolní krajina.
Důvodem je hlavně velké množství asfaltu, betonu a tmavých povrchů, které přes den pohlcují sluneční záření a večer ho ve formě tepla postupně uvolňují. V čase, kdy by mohlo po západu slunce konečně dojít k ochlazení, si tedy místo toho přitopíme betonovými „akumulačkami“.
Velký problém je také výše zmíněná absence zeleně, vodních prvků a často také omezené proudění vzduchu. K tomu se ještě přidá odpadní teplo, které produkuje doprava, průmysl, klimatizace a další technika. Rozdíl mezi teplotou ve městě a v jeho okolí může během horkých dnů dosahovat až několik stupňů Celsia.
Solární panely jsou tmavé a pohlcují sluneční záření, což může na první pohled působit jako další faktor podporující zahřívání měst. Je to tak, nebo ne?
Mohou a nemusejí. Pravda je, že lokálně skutečně mohou přispívat ke zvyšování teploty. Panely totiž jen část dopadající sluneční energie dokážou přeměnit na elektřinu, zatímco zbytek pohlcují ve formě tepla. Jen minimálně dochází k odrazu slunečních paprsků – fotovoltaika totiž má velmi nízké albedo (tedy schopnost odrazu slunečního záření).
V rámci některých výzkumů naměřili vědci vyšší teplotu vzduchu v bezprostředním okolí fotovoltaických instalací. Zejména rozsáhlé tmavé plochy panelů mohou v určitých podmínkách absorbovat více tepla než světlé střechy bez fotovoltaiky.
Zároveň je ale potřeba dodat, že nárůst teploty v blízkosti panelů se podle studií pohyboval nejčastěji pouze v řádu desetin stupně Celsia. Výsledky však velmi závisí na konkrétním typu instalace, hustotě zástavby i klimatických podmínkách v dané lokalitě.
Za určitých okolností ale může fotovoltaika dělat pravý opak – místo nežádoucího zahřívání přispívat k ochlazování. Solární panely totiž mohou fungovat také jako stínicí prvek – chrání střechu před přímým slunečním zářením.
Výsledkem pak může být nižší teplota střechy i menší potřeba aktivního chlazení interiéru budovy. Jak dokládají některé studie, správně navržené střešní fotovoltaické systémy mohou takto snížit teplotu povrchu střechy o několik stupňů. Ochlazovací efekt se přitom může projevit nejen uvnitř budovy, ale částečně i v blízkém okolí.
Z dlouhodobého pohledu navíc fotovoltaika pomáhá omezovat výrobu elektřiny z fosilních paliv, která přispívají ke klimatické změně, a tedy i k dalšímu oteplování.
Sekundárního účinku fotovoltaiky jako stínicího prvku se už běžně využívá v agrovoltaice, kde vhodně nainstalované panely pomáhají chránit úrodu, ale i hmyz a další živočichy před horkem, suchem, ale i větrem nebo krupobitím. Například ovcím, které se pasou na loukách se solárními panely, prospívá takové prostředí natolik, že mají kvalitnější vlnu.
Výše uvedené závěry studií působí protichůdně – ale po upřesnění vlastně nejsou.
Nejlepší efekt přináší podle výzkumů kombinace fotovoltaiky a zelených střech. Fungují v podobné symbióze jako u agrovoltaiky: panely vytváří stín pro vegetaci a chrání ji před nepřízní počasí. Zeleň zase pomáhá ochlazovat okolí díky odpařování vody a zároveň zlepšuje mikroklima střechy. A panely ještě navíc díky menšímu zahřívání pracují efektivněji.
Vedle toho se dají panely využít také třeba ke stínění parkovišť, kde mohou zároveň vyrábět elektřinu pro elektroauta i bránit jejich přehřívání. A právě efektivní stínění je – obzvlášť ve městech – během tropických dnů, jejichž počet výrazně narůstá, stále důležitější…
Fotovoltaika určitě není hlavní příčinou vzniku tepelných ostrovů, přestože lokální zahřívání v okolí panelů způsobovat může. Největší negativní vliv mají rozsáhlé zpevněné plochy, nedostatek zeleně a absence vodních prvků, zbytkové teplo z dopravy a vysoká energetická náročnost budov.
Solární panely naopak mohou přispět k ochlazování – pokud jsou vhodně nainstalované a umožňují dostatečné proudění vzduchu, které pomáhá snižovat lokální zahřívání panelů a jejich bezprostředního okolí. Nejlepší službu pak udělá kombinace fotovoltaiky a vegetace – panely poskytují stín a díky zeleni se rychleji ochlazují.
Nežádoucí zahřívání panelů se dá omezit také technologickým vylepšením – například využitím hybridních PVT kolektorů. Ty vedle výroby elektřiny dokážou zachytit odpadní teplo z panelů a použít ho třeba k ohřevu vody, což přispěje nejen k vyšší účinnosti samotných panelů, ale i k efektivnějšímu využití zachycené solární energie.
O celkovém vlivu fotovoltaiky na okolí tedy rozhoduje především kvalitní, promyšlený návrh a celkový urbanistický přístup. Právě chytré propojení obnovitelných zdrojů, zeleně a moderní architektury může pomoci vytvářet odolnější a příjemnější městské prostředí i v době stále častějších extrémních povětrnostních podmínek.
Zdroje:
CHEN, Yang, YIQIANG CHEN a YUAN ZHENG. A review on BIPV-induced temperature effects on urban heat islands. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2024, roč. 194, 114286. ISSN 1364-0321. Dostupné z: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212095523001864
JIM, C. Y. a M. S. TSAI. Impacts of photovoltaics and integrated green roofs on urban climate: Experimental insights for urban land surface modelling. Energy and Buildings. 2023, roč. 290, 113073. ISSN 0378-7788. Dostupné z: https://researchportal.hkust.edu.hk/en/publications/impacts-of-photovoltaics-and-integrated-green-roofs-on-urban-clim-2/
CHEN, Hao, YUNPING NIU, JIAYI XU a další. Impacts of Rooftop Photovoltaics on the Urban Thermal Microclimate: Meteorological Investigations. Buildings. 2023, roč. 13, č. 9, 2339. ISSN 2075-5309. Dostupné z: https://www.mdpi.com/2075-5309/13/9/2339
Fotovoltaika na kolejích může proměnit železnici v nový zdroj čisté energie. Švýcarský pilotní projekt ukazuje, jak by solární panely mohly vyrábět elektřinu bez záboru půdy.
Přebytky z fotovoltaiky mohou domácnosti ušetřit tisíce korun ročně. Klíčem však není spotřebovat vše za každou cenu, ale využívat energii chytře.
