Urbane Hitze – und was Photovoltaik und E-Mobilität damit zu tun haben (sollen)
Die globale Erwärmung schreitet (scheinbar) unaufhaltsam voran. Es wird wärmer, auf der ganzen Welt; auf dem Festland noch mehr als im Durchschnitt (weil die Ozeane einen riesigen Wärmespeicher darstellen, der sich viel langsamer erwärmt), und in den Städten merken wir es noch deutlicher als auf dem Land – man spricht von urbanen Hitzeinseln.
Mehr Photovoltaik = mehr urbane Hitze?!
Ich weiss nicht, woher es kam, aber es gibt ein Gerücht, dass Photovoltaikanlagen zur urbanen Erwärmung beitragen. Das ist eindeutig den Fake News zuzuordnen.
Physikalisch ist die Sache recht einfach: Dunkle Flächen absorbieren den Grossteil der Sonnenstrahlung (und geben die Wärme zeitverzögert an die Umgebung ab), helle Flächen reflektieren den Grossteil der Strahlung; man spricht vom Albedo-Effekt.
Nun weisen Dachflächen in aller Regel einen sehr geringen Reflexionsgrad auf, ebenso wie PV-Module – absorbiert wird also in etwa dieselbe Energiemenge. Allerdings wird ein Teil davon bei der PV gleich in elektrische Energie umgewandelt; dieser Teil bleibt der Umgebung als Wärmeenergie erspart.
Insofern wirkt sich PV auf Dächern dieser Studie zufolge sogar positiv auf die Temperatur in Städten aus. Mit Hilfe von Simulationen fanden die Forschenden heraus, dass die Temperaturen auf Plätzen und Strassen um bis zu 1,5 °C geringer sein können.
Fazit: Es gibt also auch aus dieser Perspektive keinen Grund, auf PV zu verzichten; im Gegenteil.
Energieverbrauch senken = unnötige Wärme vermeiden!
Aber nicht nur bei der Energieerzeugung, auch beim Verbrauch gibt es einen Hebel: In der Regel verbrennen wir Öl oder Gas, wenn wir es warm haben wollen, also im Winter.
In unseren Verbrennungsmotoren verbrennen wir aber das ganze Jahr Öl bzw. Benzin oder Diesel. Aufgrund des sehr schlechten Wirkungsgrads werden nur ca. 30% des Energieinhalts in Bewegungsenergie umgesetzt, der Rest gelangt als Abwärme in die Umgebung.
Sie haben das sicher schon wahrgenommen – vielleicht nur nicht bewusst: Wenn Sie an einem heissen Sommertag in einer engen Strasse an langsam fahrenden Autos vorbeispazieren, spüren Sie die Abwärme auf sehr unangenehme Art und Weise.
Elektromobilität statt Verbrennungsmotoren = weniger Abwärme
Ein weiterer Vorteil der Elektromobilität (sofern man nicht mit dem ÖV oder Velo unterwegs sein kann): Aufgrund des hohen Wirkungsgrads des Elektromotors gelangt rund 95% weniger Autoabwärme in unsere Städte.
Abgesehen davon bringen Beschattungen und vor allem Bäume viel für ein kühleres urbanes Klima. Womit gleich noch ein relevanter Zusatznutzen verbunden ist: Mehr Bäume entziehen der Atmosphäre mehr CO2 – auch die negativen Emissionen helfen im Kampf gegen die globale Erwärmung.
Es ist richtig, dass ein kleiner Teil der Wärme in elektrische Energie umgewandelt wird, aber diese elektrische Energie erzeugt im Verbraucher (Kühlschrank, Motor, TV usw.) wieder Wärme.
Selbstverständlich erwärmen PV – Anlagen die Umgebung !
PV – Anlagen sind immer dunkler als andere Untergründe !
Sie absorbieren also vielmehr Sonnenenergie ,wobei sie nur 15 – 20 % davon in elektrische Energie umwandeln !
Bei Dachanlagen erwärmen PV- Anlagen nicht nur sich selbst auf 70 Grad Celsius ,sondern erwärmen auch die Dacheindeckung darunter !
Die gespeicherte Wärmeenegie nimmt zu !
Die Abgabe in der Nacht verlangsamt sich!
Nun die Temperaturdifferenz zwischen einem dunklen Dachziegel ( 70° Celsius ) und einem modernen Solar Panel (90° Celsius) beträgt 20 Grad diese 20 Grad erwärmen die Umwelt zusätzlich. Außerdem arbeiten die Solarpanels weit weniger effizient bei 90 Grad.
Das es im Schatten eines Solarpanels, wie auch im Schatten eines Dachziegels kühler ist als in der prallen Sonne gibt keinen Anlass darauf zu schließen das die Atmosphäre nicht erwärmt würde.
Darüber hinaus werden Solarpanels nicht nur über dunklen Dachflächen montiert sonder auch auf Wiesen und dort macht der Temperaturunterschied 65 Grad aus.
Ein weiteres Problem das damit einhergeht ist das warme Luft aufsteigt und somit Hochdruckgebiete fördert die Niederschläge fern halten. Das gilt natürlich für alle nicht begrünten Flächen aber eben auch für Photovoltaik.
Ich halte es für wenig Ziel führend vor Problemen die Augen zu verschließen anstatt sie anzugehen.
M.fr. Gr.
Da haben Sie sicher recht – wenn PV-Module auf Flächen angebracht werden, die vorher mehr Strahlung reflektiert haben, verschlechtert sich die Situation tendenziell. Weil die Zusammenhänge oft komplizierter sind. als sie scheinen, bin ich ein Freund von wissenschaftlichen Untersuchungen, die der Sache hoffentlich umfassend auf den Grund gehen. Deshalb der Verweis auf die Studie, die uns sagt, dass sich PV in Städten eher positiv auf das Mikroklima auswirken, eben weil ein Teil der Strahlungsenergie in Strom umgewandelt und somit nicht absorbiert wird. Falls Sie andere Studien zu diesem Thema kennen, wäre ich sehr daran interessiert.
Ich bin auch der Meinung, dass die PV Module die Erwärmung fördern. Ein Dachziegel speichert die Wärme und gibt über die Nacht ab. Ein PV Modul speichert die Wärme nicht. Durch den Auftrieb könnte es einen Einfluss auf den Niederschlag geben. Dieser Effekt kennt man schon Kaminen von Fernheizzentralen in Tälern, wo sich der Niederschlag dadurch reduzierte.