Раскрыто неожиданное влияние солнечных панелей на города: полезны и вредны одновременно

Группа под руководством ученых из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) изучила влияние фотоэлектрических солнечных панелей на городскую среду. Результатам опубликовали в журнале Solar Energy.

Ученые хотели лучше понять, как солнечные панели на крышах зданий влияют на тепловой и энергетический баланс в течение дня и ночи. Они применили высокоточное моделирование с помощью модели Weather Research and Forecasting (WRF) для двух периодов: с 14 по 20 августа 2023 года и с 26 по 31 марта 2023 года.

Команда отдельно рассмотрела три варианта, когда крыши были покрыты панелями на 25%, 60% и 100%. Во всех случаях фотоэлектрические панели моделировались с альбедо 0,11, коэффициентом излучения верхней поверхности 0,79, коэффициентом излучения нижней поверхности 0,95 и эффективностью преобразования 0,19. Глубина ячейки была установлена ​​равной 6,55 мм, а температурный коэффициент — 0,0045 °C.

Результаты показали, что при 100% покрытии крыши фотоэлектрические системы, установленные на крыше, вызывали локальное потепление в дневное время, повышая температуру воздуха у поверхности земли до 0,72 °C. При 25% и 60% покрытии температура воздуха на высоте 2 метров повышалась на 0,2 °C и 0,48 °C соответственно. Однако ночью панели создавали охлаждающий эффект: температура воздуха у поверхности земли снижалась до 0,42 °C при полном покрытии, на 0,3 °C при 60% и на 0,27 °C при 25%.

Интересно, что модули при полном покрытии снизили дневную температуру поверхности крыши в среднем на 2,09 °C, что снизило потребность в работе кондиционеров примерно на 5%. Но при этом крыша хуже охлаждалась ночью, и ее средняя температура повысилась на 1,61 °C.

Важно отметить, что электроэнергия, вырабатываемая RPVSP, значительно компенсировала потребление: при 100% покрытии панели вырабатывали в среднем 227,7 Вт·ч·м², компенсируя 85,9% общей суточной потребности в кондиционировании воздуха в 265,1 Вт·ч·м².