Las instalaciones fotovoltaicas en tejados podrían aumentar las temperaturas diurnas en entornos urbanos hasta 1,5 °C

Fuente: https://www.pv-magazine.com/

Una nueva investigación de la India muestra que los sistemas fotovoltaicos instalados en los tejados pueden tener consecuencias “no deseadas” en las temperaturas de los entornos urbanos. Por ejemplo, los paneles instalados en los tejados pueden reducir potencialmente las temperaturas nocturnas hasta 0,6 °C.

Un grupo internacional de científicos ha creado un nuevo modelo para la evaluación de paneles solares fotovoltaicos en tejados (RPVSP) en microclimas urbanos.

El módulo utiliza el último modelo de investigación y pronóstico meteorológico (WRF), integrando en él el modelo de energía de los edificios (BEM) y la parametrización de los efectos de los edificios (BEP). El modelo se validó en diez estaciones de observación en Calcuta, India, utilizando modelos validados experimentalmente.

“Si bien la literatura existente informa sobre el impacto de los RPVSP en el entorno urbano, la mayoría se basa en experimentos de campo in situ o simulaciones a escala de edificios, sin un análisis integral a escala de múltiples ciudades. Estos estudios también descuidan la transferencia de calor convectivo entre la superficie del techo y la parte posterior de los paneles solares”, dijeron los académicos. “Nuestro estudio aborda estas lagunas al incorporar nuevas parametrizaciones para los RPVSP, incluida la transferencia de calor convectivo, lo que da como resultado resultados más alineados con otros estudios que incorporan consideraciones similares”.

El método combinado, denominado modelo WRF/BEP + BEM, permite calcular el intercambio de calor, el momento, la humedad y el flujo de energía cinética turbulenta entre los edificios y el entorno exterior en condiciones atmosféricas estables. Inicialmente se probó en la ciudad india de Calcuta y luego se validó en Sídney (Australia), Austin (Texas, EE. UU.), Atenas (Grecia) y Bruselas (Bélgica) para garantizar que los resultados no se limiten a una zona climática específica.

“Se realizaron cinco experimentos para evaluar el impacto regional de la implementación extensiva de RPVSP durante el mes de la ola de calor actual en Calcuta. La simulación de control utilizó un albedo de techo de 0,15 y ningún RPVSP”, explicó el grupo. “Los experimentos exploraron escenarios de RPVSP con fracciones de cobertura de 0,25, 0,50, 0,75 y 1,0 en los techos de la ciudad. Los parámetros estándar de RPVSP, incluidos el albedo, la eficiencia de conversión y la emisividad, se establecieron en 0,11, 0,19 y 0,95, respectivamente”.

Según los datos recopilados en Calcuta, los RPVSP pueden aumentar las temperaturas del aire cerca de la superficie durante el día hasta 1,5 °C, ya que absorben aproximadamente el 90% de la energía solar, convirtiendo hasta aproximadamente el 20% de ella en electricidad, mientras que el resto contribuye a su calentamiento. Por otra parte, durante la noche, la cobertura fotovoltaica total de la ciudad puede reducir las temperaturas máximas nocturnas del aire cerca de la superficie hasta 0,6 °C. En las horas de calor pico, la temperatura de la superficie del techo aumentaría hasta 3,2 °C y tendría un enfriamiento promedio de 1,4 °C por la noche.

Las temperaturas del aire cerca de la superficie fueron similares en todos los lugares. En Sydney, la temperatura se redujo 0,8 °C por la noche y aumentó 1,9 °C durante el día; en Austin, la temperatura se redujo 0,7 °C y aumentó 1,8 °C, mientras que en Atenas la temperatura se redujo 0,4 °C y aumentó 1,2 °C, respectivamente. Los resultados de Bruselas mostraron un enfriamiento nocturno de 0,3 °C y un aumento diurno de 1,1 °C.

“Nuestro estudio también revela que los paneles solares fotovoltaicos instalados en los tejados alteran significativamente los balances energéticos de la superficie urbana, los campos meteorológicos cercanos a la superficie, la dinámica de la capa límite urbana y las circulaciones de la brisa marina”, añadió el grupo. “Las temperaturas urbanas elevadas debidas a la instalación de los RPVSP mejoran la mezcla atmosférica inferior y elevan la altura de la capa límite planetaria (PBL) hasta 615,6 m, lo que reduce la contaminación a nivel del suelo”. La PBL representa la parte más baja de la atmósfera, que está directamente influenciada por la superficie de la Tierra.

Los hallazgos fueron presentados en el estudio “ Los paneles solares fotovoltaicos en los tejados calientan y enfrían las ciudades ”, publicado en Nature Cities . La investigación fue realizada por investigadores de la Universidad de Calcuta (India), el Instituto Indio de Tecnología Kharagpur , la Universidad de Jadavpur , el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) de EE. UU. , la Universidad de Texas en Austin , la Academia China de Ciencias de China y la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia ).