Secondo un nuovo studio internazionale la diffusa adozione di pannelli solari sui tetti urbani potrebbe aiutare ad abbassare le temperature notturne durante l'estate e migliorare la qualità dell’aria. E utilizzando strategie di raffreddamento avanzate si potrebbe evitare il riscaldamento diurno, aumentando la produzione
Fotovoltaico e microclima urbano, primo studio su scala cittadina
Gli edifici sono uno dei grandi protagonisti del processo di solarizzazione europeo (e non solo). Ma al pari degli impianti fotovoltaici a terra, anche quelli sulle coperture possono avere un effetto sul microclima che è bene conoscere. Soprattutto se si vuole rendere i pannelli solari sui tetti uno strumento win-to-win della transizione energetica.
Per questo motivo un gruppo internazionale di ricercatori, provenienti da Australia, Cina, India e Stati Uniti, ha deciso di valutare quali potrebbero essere gli effetti sulle temperature di un’adozione diffusa a livello urbano di moduli fotovoltaici su tetto.
Prima di addentrarci nei risultati, è giusto condividere la premessa degli autori. Gli impianti fotovoltaici urbani rappresentano “una promettente soluzione energetica rinnovabile” ma è necessario comprendere tutte le implicazioni di questa tecnologia per bilanciare i vantaggi con i potenziali impatti.
I pannelli solari sui tetti possono influenzare le temperature urbane
Il nuovo lavoro, avvalendosi del modello di ricerca e previsione meteorologica WRF, ha permesso di analizzare in modo completo l’impatto dei pannelli solari su tetti in una scala cittadina. Il caso base è stato offerto da Calcutta, in India. Il team ha studiato l’impatto sul microclima urbano di diversi gradi di copertura fotovoltaica. Quindi ha condotto studi di sensibilità specifici per Sydney, Austin, Atene e Bruxelles, confrontando i loro risultati con quelli di Calcutta.
“Abbiamo scoperto che esiste un’associazione lineare tra l’aumento della temperatura e la percentuale di tetti coperti da FV“, afferma il Professore Mattheos Santamouris dell’Università del Nuovo Galles del Sud e alla guida della ricerca. “Nello scenario massimo del 100% di copertura durante il periodo di picco estivo, i nostri dati mostrano che i pannelli solari sui tetti determinano un aumento significativo della temperatura durante il giorno”.
Tuttavia, durante la notte il trasferimento di calore tramite radiazione infrarossa porta la temperatura superficiale del fotovoltaico a essere inferiore alla temperatura urbana. Abbassando in tal modo la temperatura dell’aria circostante. Per gli autori si tratta di un beneficio cruciale. L’impatto del riscaldamento globale, infatti, è avvertito in maniera più acuta (e lo sarà sempre di più) proprio la notte.
In linea generale lo studio ha scoperto che in uno scenario con copertura fotovoltaica completa in una città, la temperatura urbana potrebbe aumentare durante il giorno fino a 1,5 °C durante i periodi di punta estivi e diminuire durante la notte fino a 0,6 °C.
Come evitare che i moduli fotovoltaici scaldino l’aria?
Evitare l’effetto riscaldante diurno però non solo è possibile, ma permetterebbe al fotovoltaico di lavorare con maggior efficienza. E quindi di produrre di più.
Come? Ad esempio impiegando negli impianti solari sui tetti strategie di raffreddamento avanzate. Come ad esempio l’uso di sistemi fotovoltaici ibridi che integrano i moduli fotovoltaici con un sistema di raccolta termica basato sull’acqua per assorbire il calore in eccesso e riciclarlo a livello domestico. O ancora: “Combinare i pannelli fotovoltaici con i tetti verdi o i tetti bianchi potrebbe aumentare la loro capacità fino al 6-7% e ridurre significativamente le temperature superficiali”, afferma il Professore.
I benefici dei pannelli solari fotovoltaici sul tetti
Perché è importante continuare ad investire in questa direzione? Perché lo stesso studio ha anche scoperto che il fotovoltaico sui tetti può avere anche altri effetti benefici sulle condizioni locali. In particolare, può ridurre le concentrazioni di inquinanti aumentando lo strato limite planetario. Di cosa si tratta? Della porzione di troposfera posta a diretto contatto con il suolo e che è influenzata dalle condizioni della superficie terrestre. I moduli fotovoltaici potrebbero incrementare la velocità del vento portando così ad una diluizione dei contaminanti.
“I pannelli solari sui tetti migliorano anche la penetrazione delle brezze marine costiere più all’interno nelle città costiere, riducendo al contempo la concentrazione di inquinanti a livello del suolo”, afferma il Prof. Santamouris. “Questo contribuisce in qualche modo a compensare l’effetto della temperatura aumentata durante il giorno ed è importante per città come Calcutta, dove il problema degli inquinanti è molto pressante”. Lo studio è stato pubblicato su Nature Cities (testo in inglese).
