기존의 광전지 태양광 패널을 사용하여 건물 옥상을 광범위하게 적용하면 더운 날에는 온도를 높이고 밤에는 온도를 낮출 수 있다고 새로운 모델링이 밝혔습니다.

캘커타 대학의 Ansar Khan 박사가 주도하고 UNSW Sydney Scientia 교수인 Matteos(Mat) Santamouris가 공동 저술한 연구에서는 중규모(mesoscale)를 사용했습니다.기상 시스템) 도시 규모에서 지역 기후 조건에 미치는 영향을 모델링하기 위해 옥상 태양광 패널(RPVSP)에 대한 관측 데이터가 없기 때문에 시뮬레이션.

그들은 한 도시에서 RPVSP가 완전히 적용되는 시나리오에서 여름 성수기에는 도시 온도가 낮에 최대 1.5°C까지 증가하고 밤에는 최대 0.6°C까지 감소할 수 있다는 것을 발견했습니다.

연구 결과는자연도시, 화석 연료에서 벗어나는 전환에서 PV가 중요한 재생 에너지 솔루션이 아니라고 제안하지 마십시오.대신 연구원들은 다음과 같은 RPVSP용 통합 솔루션을 개발할 수 있는 기회를 강조한다고 말합니다.반사 재료옥상과 녹지 조합의 경우 도시 환경에서 많은 이점과 잠재적인 단점의 균형을 유지합니다.

UNSW 예술, 디자인 및 건축 고성능 건축 부문 아니타 로렌스 의장인 Santamouris 교수는 "태양광 태양광 패널은 중요한 재생 가능 에너지 기술이지만 옥상에 대규모로 설치하면 도시의 지역 조건을 바꿀 수 있습니다"라고 말합니다."이러한 변화를 이해하는 것은의사결정자도시 전체의 RPVSP 사용과 이를 효과적으로 배포하는 데 필요한 전략을 고려합니다."

주간 난방 및 야간 냉방 효과

연구를 위해 연구팀은 인도 콜카타의 다양한 적용 범위 시나리오에서 RPVSP의 영향을 분석했습니다.그들은 또한 다른 4개 도시(시드니, 오스틴, 아테네, 브뤼셀)에 대한 도시별 RPVSP 민감도 연구를 수행하여 자신의 결과를 콜카타의 결과와 비교했습니다.

"우리는 두 요소 사이에 선형 연관성이 있음을 발견했습니다.온도 상승Santamouris 교수는 "여름철 성수기 동안 최대 100% 적용 시나리오에서 RPVSP가 낮 동안 상당한 온도 상승을 초래한다는 것을 보여줍니다."라고 Santamouris 교수는 말합니다.

Santamouris 교수는 이렇게 말합니다.열100% 옥상 커버리지에서 PV의 효과는 재생 에너지 이점의 상당 부분을 억제할 것입니다.추정에 따르면시드니에서는 PV가 생산하는 전기의 거의 40%가 과열 영향을 보상하는 데 사용됩니다.추가 냉방 부하, 주로 에어컨.

Santamouris 교수는 "RPVSP가 지붕에 설치되면 상당한 양의 태양 에너지를 흡수하여 그 중 일부를 전기로 변환하고 열을 발생시킵니다"라고 말합니다."이는 주로 패널의 낮은 알베도(반사율) 때문일 뿐만 아니라 PV 상단과 하단의 공기 흐름으로 인해 가열 효과가 증폭됩니다.

"이는 여름 성수기 동안 표면이 70°C까지 뜨거워져 도시 온도에 냉각 효과를 줄 수 없다는 것을 의미합니다."

반대로, 야간에는 복사를 통한 열 전달로 인해 PV의 표면 온도가 야간 도시 온도보다 낮아져 주변 기온이 낮아집니다.기후 온난화의 영향이 가장 심각하게 느껴질 것으로 예상되므로 이는 중요한 이점입니다.밤에는 다음 세기 동안 약 4°C 정도 따뜻해질 수 있습니다.평균적으로, Santamouris 교수는 말합니다.

이 연구는 또한 RPVSP가 다른 지역 조건에 추가적인 복잡한 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다.특히, 지구 표면 조건의 영향을 받는 대기의 가장 낮은 부분인 행성 경계층을 증가시켜 오염 물질 농도를 줄일 수 있으며, 이는 더 높은 풍속과 오염 물질 희석으로 이어질 수 있습니다.

"RPVSP는 또한 해안 도시의 내륙으로 해안 해풍의 침투를 향상시키는 동시에 지표면의 오염 물질 농도를 줄입니다."라고 Santamouris 교수는 말합니다."이것은 낮 동안의 증가된 온도 영향을 보상하는 방법이며 오염 물질 문제가 매우 시급한 콜카타와 같은 도시에 중요합니다."

통합 솔루션의 약속

Santamouris 교수는 고급 냉각 전략을 사용하여 이점을 유지하면서 주간 난방 영향을 완화하는 RPVSP를 만드는 것이 가능하다고 말합니다.또한 RPVSP와 결합된 최첨단 재료 과학의 혁신은 더 낮은 온도에서 작동하고 열 영향을 줄이는 멋진 PV 시스템을 만드는 데 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.

특히 Santamouris 교수는 온수 생산을 위한 과도한 열을 흡수하기 위해 수성 열 수집 시스템과 패널을 통합하는 하이브리드 PV 시스템의 사용을 옹호합니다.

Santamouris 교수는 “물을 순환시켜 광전지 표면을 냉각시키는 것이 이미 가능합니다.”라고 말했습니다."패널 뒤에 흐르는 물을 설계하면 과도한 열을 흡수하고 작동 온도를 낮춤으로써 PV 효율성을 향상시키는 한편, 과도한 태양 에너지는 비용 효과적인 온수를 제공하기 위해 전달될 수 있습니다."

열을 흡수하기보다는 열을 반사시키는 반사율이 높은 시원한 지붕 재료를 사용하여 낮 동안 지역 도시 난방을 완화하면서 인근 RPVSP의 에너지 생산을 늘릴 수도 있습니다.옥상 녹지와 같은 다른 방열판을 추가하면 PV 효율을 향상시킬 수도 있습니다.

"PV를 녹색 지붕과 결합하거나시원한 지붕은 PV의 용량을 늘릴 수 있습니다최대 6~7%까지 감소하고 표면 온도를 크게 낮춥니다"라고 Santamouris 교수는 말합니다.

"옥상에 PV를 계속 구현하려면 이러한 통합 솔루션을 진지하게 고려하여 RPVSP 효율성을 극대화하고 도시 열 문제를 해결해야 합니다."