Solární panely mohou přes den ohřívat města. V noci je ochlazují, ukazuje výzkum

Solární energie je jedním z hlavních zdrojů, který by měl nahradit zdroje fosilní. Zatím se ale příliš neví, jaký by byl dopad takové změny, kdyby k ní došlo opravdu masivně. Podle nových modelů může plošné pokrytí střech budov běžnými fotovoltaickými panely zvýšit teploty v horkých dnech, ale naopak je snížit v noci.

Tým vědců z Indie a Austrálie vytvořil model, který popisuje, jaký dopad by na lokální klima mělo masivní využití solárních panelů. Zatím taková data chyběla – v reálném světě je zatím pokrytí těmito panely většinou jen minimální, takže i dopady jsou prakticky neviditelné. Ale svět plánuje rozšiřování solárních kapacit, takže fotovoltaiky může na střechách výrazně přibýt.

Pokud by byly v nějakém městě pokryté fotovoltaickými panely všechny dostupné a využitelné střešní plochy, pak by to mohlo v létě zvýšit teploty až o 1,5 stupně Celsia – to ale platí pouze pro den; naopak v noci by fotovoltaika teploty snížila až o 0,6 stupně Celsia. Tento scénář je samozřejmě krajně nepravděpodobný, protože plné pokrytí všech ploch je téměř vyloučené a neplánuje se nikde.

Vědci popsali výsledky v odborném žurnálu Nature Cities. Výsledky podle nich nelze interpretovat tak, že by fotovoltaické elektrárny nebyly důležitým řešením při přechodu od fosilních paliv. Cílem studie je podle nich upozornit spíše na integrovaná řešení, která si bude budoucnost bez fosilních paliv vyžadovat: mezi ně patří například reflexní materiály pro střechy spojené s kombinací zeleně ve městech. Ty by měly vyvážit výhody fotovoltaiky s jejími potenciálními nevýhodami v městském prostředí.

„Fotovoltaické solární panely jsou významnou technologií obnovitelných zdrojů energie, ale mohou změnit místní podmínky ve městech, pokud jsou instalovány na střechách ve velkém měřítku,“ uvedl hlavní autor práce Mattheos Santamouris z australské University of New South Wales. „Pochopení těchto změn je klíčové pro rozhodovací orgány, které zvažují využití solárních panelů v rámci celého města a strategie potřebné k jejich efektivnímu nasazení.“

Proč ve dne hřejí, a v noci chladí?

V rámci studie vědci analyzovali dopad střešní fotovoltaiky v různých scénářích pokrytí v indické Kalkatě. Provedli také studie citlivosti pro další čtyři města – Sydney, Austin, Atény a Brusel. A nakonec výsledky porovnali se zjištěními z Kalkaty.

„Zjistili jsme, že existuje lineární souvislost mezi nárůstem teploty a procentem střech pokrytých fotovoltaickými systémy,“ říká profesor Santamouris. „Při maximálním scénáři stoprocentního pokrytí naše údaje ukazují, že panely vedou během letní špičky k výraznému zvýšení teploty během dne.“

Podle Santamourise by tento tepelný efekt fotovoltaických panelů při stoprocentním pokrytí všech střech omezil velkou část přínosu obnovitelné energie. Odhady ukazují, že v Sydney se téměř 40 procent elektřiny vyrobené fotovoltaickými systémy spotřebuje na kompenzaci vlivu přehřátí v dodatečném chladicím zatížení – hlavně v klimatizaci.

„Když jsou panely instalovány na střechách, pohlcují značné množství sluneční energie, část z ní přeměňují na elektřinu, ale současně přitom generují teplo,“ vysvětluje Santamouris. „To je způsobeno především nižším albedem (odrazivostí) panelů, ale také prouděním vzduchu nad horní a spodní stranou fotovoltaických panelů, které zesiluje efekt ohřevu. „To znamená, že během letní špičky může být povrch rozpálený až na 70 stupňů Celsia, což znemožňuje chladicí účinek na teplotu ve městě.“

Naopak přenos tepla sáláním v nočních hodinách vede k tomu, že povrchová teplota fotovoltaických panelů je v noci nižší než teplota ve městě, čímž se snižuje teplota okolního vzduchu. To je zásadní výhoda, protože se očekává, že dopad oteplování klimatu se nejvíce projeví v noci, která by se v příštím století mohla v průměru oteplit asi o čtyři stupně Celsia, doplňuje Santamouris.

Studie rovněž zjistila, že panely mohou mít další komplexní účinky na další místní podmínky. Zejména mohou snížit koncentrace znečišťujících látek tím, že zvyšují mezní vrstvu – nejnižší část atmosféry, která je ovlivňována podmínkami na zemském povrchu, což vede k vyšší rychlosti větru a zředění znečišťujících látek.

„Fotovoltaické panely také zvyšují pronikání pobřežního mořského vánku dále do vnitrozemí v pobřežních městech a zároveň snižují koncentraci znečišťujících látek při zemi,“ upozorňuje Santamouris. „To do jisté míry kompenzuje zvýšený teplotní efekt během dne a je důležité pro města, jako je Kalkata, kde je problém znečišťujících látek velmi naléhavý.“

Řešení existují

Santamouris říká, že je možné vyrobit panely, které zmírní dopady denního ohřívání města a zároveň zachovají své výhody pomocí pokročilých strategií chlazení. Kromě toho mají inovace v oblasti špičkové materiálové vědy v kombinaci se solárními panely významný potenciál pro vytvoření chladicích fotovoltaických systémů, které pracují při nižších teplotách a snižují dopady tepla.

Podle Santamourise mají budoucnost takzvané hybridní fotovoltaické systémy, které integrují panely se systémem tepelného sběru na bázi vody pro absorpci přebytečného tepla pro výrobu teplé vody. „Už teď je možné chladit povrch fotovoltaických panelů cirkulací vody,“ říká profesor Santamouris. „Konstrukce, které vedou vodu za panely, absorbují přebytečné teplo a zvyšují účinnost fotovoltaických panelů tím, že snižují provozní teploty, zatímco přebytečnou sluneční energii lze nasměrovat k zajištění cenově výhodné teplé vody.“

Vysoce reflexní chladné střešní materiály, které teplo spíše odrážejí, než pohlcují, by mohly být také použity ke zvýšení výroby energie blízkými panely a zároveň ke zmírnění lokálního vytápění měst během dne. Účinnost fotovoltaických panelů může zlepšit i přidání dalších zdrojů tepla, jako je střešní zeleň.

„Kombinace fotovoltaiky se zelenými střechami nebo chladnými střechami může zvýšit výkon fotovoltaiky až o 6–7 procent a výrazně snížit povrchové teploty,“ dodává Santamouris. „Pokud chceme pokračovat v zavádění fotovoltaiky na střechách, musíme se těmito integrovanými řešeními vážně zabývat, abychom maximalizovali účinnost panelů a také řešili problémy s městským teplem.“

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Šimpanzi vnímají nespravedlnost. Silněji, když jsou u toho ostatní z tlupy

Vnímání spravedlnosti a nespravedlnosti je u šimpanzů podle nového výzkumu velmi silné. Prohlubuje ho nejen rozdíl v tom, jak nespravedlivému jednání jsou vystaveni, ale také to, jaké v tu chvíli mají publikum.
před 9 hhodinami

Google zodpovídá za obsah a pravdivost svých AI shrnutí, rozhodl německý soud

Soud v Bavorsku rozhodl, že Google je přímo zodpovědný za obsah a pravdivost souhrnů ve výsledcích vyhledávání, které společnost sestavuje pomocí umělé inteligence (AI) a předkládá uživatelům. Současně přikázal nejpoužívanějšímu vyhledávači světa, aby skrze tato AI shrnutí přestal poškozovat pověst dvou společností. Byly to právě ony, kdo se na soud obrátil.
před 12 hhodinami

Ve zmrzlých výkalech pravěkých syslů se v Kanadě našla mamutí DNA

Vědci objevili obrovský „poklad“ v podobě starověké DNA zvířat – včetně dnes již vyhynulých mamutů. Nalezli ho v exkrementech syslů, které se uchovaly v kanadském permafrostu, plyne z nové studie, píše agentura AFP.
před 12 hhodinami

„Bojím se, že vše, co umím, přes noc zastará.“ Strach z AI je reálný, tvrdí studie

Menší americký výzkum popsal sedm nejčastějších pocitů, které lidé mají, když je o práci připraví umělá inteligence (AI). Ukázalo se, že dojmy celé řady těchto osob jsou velmi negativní a spojují obavy, vztek a rezignaci.
před 14 hhodinami

V Číně operovali s lokální anestezií už před 600 lety. Využívali vlčí mor

Už ve středověku se v Číně za dynastie Ming snažili tehdejší zdravotníci o operaci tak, aby pacienti netrpěli bolestí. Používali k tomu rostliny, které dokázali pomocí příslušné reakce zbavit jejich jinak smrtící toxicity. Použité anestetikum nyní vědci identifikovali s využitím moderních technologií.
před 16 hhodinami

V USA se šíří parazitické masožravé larvy. Trumpova vláda proti nim nasadí mouchy

Spojeným státům se v minulosti podařilo vymýtit nebezpečné mouchy bzučivky, jejichž larvy napadají zejména hovězí dobytek. Teď se ale parazit vrátil – a experti jsou skeptičtí, zda se ho podaří zbavit dříve, než napáchá závažné hospodářské škody.
10. 6. 2026

Náročné operace výrazně zhoršují paměť a intelekt u části seniorů, popsal výzkum

Asi patnáct procent starších pacientů, kteří podstoupí vážnější chirurgický zákrok, trpí potom duševními problémy, jež se postupně zhoršují, popsali američtí vědci v rozsáhlém výzkumu.
10. 6. 2026

Folklor jako návod. Dle vědců může zlepšit moderní krizovou komunikaci

Takzvané morové legendy a současná komunikace o zdravotních krizích souvisejících se životním prostředím mají dle estonských a finských vědců mnoho společného. Zatímco oficiální krizová komunikace však klade větší důraz na omezení, folklor se zaměřuje na aktivní roli lidí a jejich osobní odpovědnost. Reet Hiiemäeová a její kolegové o svých zjištěních píší v časopise Folklore.
10. 6. 2026
Načítání...