Solární elektrárny můžou ohřívat okolí, rozsáhlé i výrazněji změnit klima

Celý článek si můžete poslechnout v audio verzi ZDE:

10.července 2024

Převzato z webu: In-Počasí, autor: Michal Žák (Katedra meteorologie a ochrany prostředí MFF UK Prahy)

Odklon od fosilních paliv nezbytný pro zpomalení změny klimatu s sebou přináší stále častější instalaci solárních panelů a budování solárních elektráren. Přitom dochází buď ke změně povrchů umělých (zejména při použití fotovoltaických panelů na střechách budov) anebo přirozených (solární panely ve volné krajině).

V případě solárních panelů použitých na střechách zejména ve městech není situace ohledně vlivu na okolí úplně jednoduchá (a v dřívější literatuře lze najít rozporuplné výsledky). Na jednu stranu lze předpokládat, že přes den bude docházet k oteplování okolního vzduchu, neboť solární panely jen část (typicky kolem 20 procent) dopadající sluneční energie přemění na energii elektrickou, zbytek se použije na ohřátí těchto panelů a od nich pak vzduchu. Přitom ale záleží na tom, jakou barvu má střecha, na kterou se panely instalují. V případě tmavých střech, které samy o sobě pohlcují velké množství dopadající sluneční energie, není výsledný rozdíl příliš velký. Pokud se ale panely umístí na světlou střechu, je výsledný efekt mnohem významnější, neboť světlé střechy poměrně velkou část slunečního záření odrážejí. Navíc solární panely jsou často instalovány v určité výšce nad povrchem střechy. Výsledkem jsou dva ohřáté povrchy, horní a spodní povrch panelů. A vzduch, který proudí kolem nich, se pak ohřívá mnohem intenzivněji, než pokud by panely byly umístěny přímo na střeše bez mezery.

Průběh průměrné hodinové teploty během dne v městském prostředí Sydney pro dvě situace – s panely (červená) a bez panelů (tmavě modrá) pro horkou vlnu v lednu a únoru 2017, zdroj: nature.com

Další zajímavý efekt, který je vhodné v této souvislosti zmínit, souvisí s nočním ochlazováním střechy. To je totiž při umístění panelů nad střechou snižováno, neboť je omezeno efektivní vyzařování vlivem stínícího vlivu panelů, které pak omezují tok tohoto záření k nebi. Z toho zejména v teplejších dnech nebo oblastech vyplývá určité zvýšení potřeby klimatizace, neboť se budova v noci ochlazuje pomaleji. Pokud jde o noční vliv panelů ve městech, modelové studie vesměs ukazují, že dochází k určitému zchlazovacímu efektu na okolí vlivem malé tepelné kapacity panelů – na rozdíl třeba od asfaltu se panel rychle ochladí, jakmile na něj nesvítí slunce. A přispívá taky intenzivní teplotní vyzařování. V případě velkých měst ukazují výsledky některých modelových analýz, že v oblastech s hustě instalovanými solárními panely může oteplení přes den činit 1 až 1,5 °C, zatímco noční ochlazení může dosáhnout i více než 2 °C. Vždy ale závisí na konkrétním charakteru daného města, tato čísla nelze tedy použít univerzálně.

Modelovaná změna oblačnosti (roční průměr v procentech) při uvažování pokrytí Sahary solárními farmami z 20 %, zdroj: nature.com

Modelovaná změna dopadajícího slunečního záření (roční průměr v procentech) při uvažování pokrytí Sahary solárními farmami z 20 %, zdroj: nature.com

A jaké dopady lze očekávat v případě obřích solárních elektráren, které se budují, resp. plánují v pouštních oblastech, jež jsou bohaté na sluneční paprsky? I v tomto případě lze očekávat zvýšení teploty – panely jsou tmavší, než přirozený povrch pouští. V případě modelových studií, které počítaly s hypotetickým 20procentním pokrytím Sahary solárními farmami dochází ke zvýšení teploty o cca 1,5 °C. Toto masivní lokální zvýšení teploty se ale neobejde bez dopadů na klima v bližším i vzdálenějším okolí. Ty by přitom měly vést k výrazné změně cirkulace v tropech, kdy srážky z rovníkového pásma by se posunuly právě do oblasti Sahary, která by tak byla výrazně zelenější, možná podobně jako před 5 tisíci lety. Pro konžské a amazonské pralesy by to ale znamenalo kvůli suchu katastrofu a jejich přeměnu na savanu. Severní Amerika i východní Asie by zažívaly častější údery tropických cyklón. Nejde ale jen o tyto dopady. Dojít by totiž mělo na změny v rozložení oblaků, které ve finále sníží míru produkce elektřiny ze solárních elektráren a panelů na Blízkém východě, v jižní Evropě, Indii, východní Číně, Austrálii anebo třeba právě na Sahaře. Na druhé straně slunečnější a tedy potenciálně „energeticky úrodnější“ by byly Karibik, Skandinávie nebo jižní Afrika. Při simulacích dopadů podobně rozsáhlých solárních farem v dalších suchých oblastech, jako je Austrálie, střední Asie nebo jihozápad USA, rovněž vychází značné dopady na klima v různých a často velmi vzdálených oblastech planety.

Zde je ale nutné zdůraznit jednu věc – zatím žádné plány v blízké ani vzdálenější budoucnosti nepočítají s tím, že by se například Sahara pokryla z více než 5 % plochy solárními panely (a i to se zatím jeví jako hodně nepravděpodobné). V takovém případě by už globální dopady byly prakticky zanedbatelné. Výsledky studií každopádně ukazují, že při budování a plánování velkých solárních farem je nutná mezinárodní spolupráce, aby nedošlo k nežádoucím dopadům daleko od míst jejich vzniku.

ZDROJ: In-počasí https://www.in-pocasi.cz/clanky/klima/fosilni-paliva-solarni-elektrarny-20.6.2/