¿Los paneles solares contribuyen al efecto isla de calor?

Estimado Pablo: ¿La instalación de energía solar fotovoltaica comercial en la azotea (con las células fotovoltaicas de color oscuro) anula el efecto de pintar ese mismo techo de blanco para aliviar el efecto de «isla de calor» en las ciudades?

Cuando la energía del sol llega a la superficie de la Tierra, se refleja o se absorbe. Cuando se absorbe más energía de lo normal, como en una ciudad con mucho asfalto oscuro y hormigón, se produce un efecto de «isla de calor». Estamos explorando si los paneles solares contribuyen a este efecto y, de ser así, si este impacto se compensa o no con sus beneficios.

Fundamentos de la absorción de la energía del sol

El coeficiente de reflexión promedio (piense en 1,00 como un espejo perfecto y 0,00 como una superficie que absorbe toda la energía entrante), o albedo, de la tierra está entre 0,30 y 0,35. Cuando los humanos se mudan y pavimentan todo, ese albedo disminuye, lo que significa que se absorbe más radiación solar. El albedo del asfalto fresco y desgastado es de 0,04 y 0,12 respectivamente.

La insolación promedio (el término para la cantidad de energía del sol que llega a la tierra) durante las 24 horas del día es de 250 vatios por metro cuadrado, que es la cantidad de energía utilizada por aproximadamente 25 lámparas fluorescentes compactas. Reducir el albedo a la mitad cambiando la reflectividad de la tierra duplica efectivamente la cantidad de energía absorbida. Un metro cuadrado de asfalto puede absorber una media de 225 W/m² por día, o 5,4 kilovatios-hora (kWh), valor de energía.

¿Qué es un techo fresco y cómo podemos beneficiarnos de los materiales para techos de colores más claros?

En la terminología de la construcción, un techo frío es un techo cubierto con materiales con alta reflectancia solar y emitancia térmica, o la capacidad de liberar calor rápidamente, en lugar de almacenarlo e irradiarlo hacia el interior del edificio. Si bien un techo fresco no necesita consistir en un espejo, a menudo son blancos o de un color más claro. Un estudio reveló que, si cada estructura en la tierra tuviera un techo frío, el efecto colectivo sobre el forzamiento radiativo, la medida del impacto del cambio climático, sería de 0,01-0,19 W/m² (En comparación, el impacto neto de las emisiones humanas en la tierra es de aproximadamente 1,6 W/m².)

¿Cuánto calor absorben los paneles solares?

Los paneles fotovoltaicos van del azul al negro pero son lisos y tienen un albedo de alrededor de 0,3. Pero no es el albedo en sí lo que importa, es el cambio relativo en el albedo desde el statu quo. Dado que la mayoría de los paneles solares están montados en el techo y la mayoría de los techos están cubiertos con tejas de papel alquitranado oscuro, cubrir el techo con paneles solares en realidad puede representar un cambio positivo en la reflectividad. Los paneles solares absorberían 1,8 kWh por metro cuadrado al día, mucho menos que los 5,4 kWh que absorbe el asfalto. El mismo panel solar, asumiendo una eficiencia del 15%, también generaría 0,9 kWh de electricidad por metro cuadrado por día.

Aunque los paneles solares absorben el calor como lo haría un techo, el hecho de que se levanten del techo cambia significativamente la cantidad de radiación infrarroja (calor) que ingresa a la casa. Piénselo de esta manera: el panel solar absorbe aproximadamente el 30 % de la energía térmica del sol, vuelve a emitir la mitad hacia el cielo y la otra mitad hacia el techo, que absorbe aproximadamente el 30 % del calor emitido por el panel solar o solo el 5 %. del calor del sol (30% de 50% de 30%). Este concepto está respaldado por un estudio de UC San Diego.

¿Los paneles solares contribuyen al efecto isla de calor?

Las ciudades y sus extensos paisajes exteriores son sin duda los culpables del efecto isla de calor y, dado que los jardines exteriores y los techos que absorben energía solar ya están allí, los paneles solares pueden representar una reducción en la absorción de calor. Agregue a eso el hecho de que los paneles solares producen energía renovable que no contribuye al cambio climático como las fuentes convencionales como el carbón. Además de eso, las partículas de hollín en la atmósfera provenientes de la quema de combustibles fósiles contribuyen con un forzamiento radiativo de 0,1 a 0,4 W/m². Los paneles solares, por otro lado, están reduciendo la cantidad de emisiones que causan el cambio climático.

Entonces, si se pregunta sobre el efecto de isla de calor antes de instalar paneles solares en la azotea, no lo haga. De acuerdo con los números, los paneles solares no solo producirán energía, sino que también mantendrán su hogar un poco más fresco, lo que significa que usará menos energía en primer lugar, lo que nos mantendrá a todos un poco más frescos.