Facebookový příspěvek tvrdí, že za nadměrné oteplování v posledních letech mohou fotovoltaické elektrárny. Podle autora textu je vysvětlení jednoduché: zatímco pole, příroda a střechy pohlcovaly „převážnou část dopadajícího tepla“, solární panely umístěné na těchto plochách „teplo odráží“ zpět do atmosféry. Na nesrovnalosti, které se v tomto popisu objevují, se zaměříme v následujících odstavcích.
Odraz, absorpce a energetická bilance Země
Od Slunce přichází k naší planetě solární elektromagnetické záření, které nese určité množství energie. Ze zemského systému (ze Země včetně atmosféry) zároveň určité množství energie odchází do okolního vesmíru. Pokud přicházející a odcházející energie nejsou v rovnováze, dochází v zemském systému ke změně teploty (.pdf, str. 3).
Přicházející sluneční radiace se skládá z krátkovlnného záření, jehož velká část proniká atmosférou až k zemskému povrchu. Od něj se část záření odráží a v krátkovlnné formě odchází do vesmíru, zbývající část je povrchem naopak absorbována. Právě kvůli absorbované energii se povrch Země zahřívá a vydává dlouhovlnné „tepelné“ záření (.pdf, str. 18). Tento druh radiace do vesmíru neodchází hned, ale díky skleníkovému efektu nejdříve cirkuluje v atmosféře.
Autor facebookového příspěvku staví do protikladu absorpci dopadajícího slunečního záření a vyzařování tepla různými povrchy. Ve skutečnosti ale první jev vede ke druhému: Krátkovlnné záření je pohlceno např. stromy, vodními povrchy nebo i solárními panely, které pak vyzařují teplo do svého okolí. Pouze ta část krátkovlnného záření, která není povrchem pohlcena, nýbrž je odražena zpátky do atmosféry a dále do vesmíru, nezpůsobuje oteplování.
To, kolik solárního záření se od povrchu Země odrazí do vesmíru, závisí na jeho odrazivosti, tzv. albedu. Obecně platí, že tmavý povrch, např. vodní plocha, má nízkou odrazivost, zatímco světlé povrchy, jako ledové plochy, odrazí většinu krátkovlnného záření (.pdf). Pokud v nějaké lokalitě dojde ke snížení hodnoty albeda, zvyšuje se množství pohlcené energie a tím pádem i množství tepelného záření a tepla. K tomuto nárůstu může docházet i v případě výstavby fotovoltaických elektráren. Roli přitom hraje, jaký povrch solární panely nahrazují.
Albedo fotovoltaických panelů
Albedo fotovoltaických panelů je poměrně nízké, dosahuje přibližně 5 až 10 %. Při odrazivosti 5 % tedy panel pohltí 95 % slunečního záření. Většinu z toho absorbuje panel jako takový, menší část pohlcené energie panel přeměňuje na elektřinu.
Umístění fotovoltaických panelů tak může snížit albedo daného místa, zvýšit množství absorbovaného slunečního záření a tím pádem může i zvýšit teplotu v daném místě. Odborné studie ukazují, že v případě výstavby solárních elektráren v poušti může albedo v dané lokalitě klesnout v průměru o 40 %, v suchých oblastech může pokles přesahovat i 50 %.
Množství instalovaných fotovoltaických panelů na světě v posledních letech poměrně rychle roste. Zatímco v roce 1992 dosahoval instalovaný výkon všech těchto panelů dohromady jen 0,1 gigawattů (.pdf, str. 9), loni to bylo 2 247 gigawattů. Ve veřejně dostupných zdrojích se nám nepodařilo dohledat, jak velkou plochu fotovoltaické panely aktuálně zabírají (.pdf, str. 1). Pokud bychom ovšem vycházeli z předpokladu, že se ve všech případech jedná o starší panely s deklarovanou účinností 100 W/m² (.pdf, str. 8), zabíraly by v roce 2024 plochu 22 470 km². To by přitom odpovídalo 0,0044 % zemského povrchu.
Vliv fotovoltaických panelů na odrazivost planety je tedy velmi malý. Ani pokud by se o zmíněných 0,0044 % změnilo albedo Země a zvýšilo množství absorbované energie (.pdf, str. 934), nevysvětlovalo by to nerovnováhu v energetické bilanci Země. Ta je totiž o několik řádů větší (.pdf, str. 938; .pdf, str. 4).
Na konci roku 2024 časopis Science zveřejnil studii, podle níž se v posledních letech výrazně snížilo celkové albedo planety. Autoři (.pdf) ovšem pochopitelně nepřipisují tento výrazný pokles albeda fotovoltaickým elektrárnám. Hlavní příčinou je dle studie úbytek oblačnosti nad některými částmi Země (.pdf, str. 2).
Fotovoltaické elektrárny a oteplování
V průběhu let se řada odborných studií zabývala otázkou, jestli výstavba solárních elektráren způsobuje kvůli změnám albeda také lokální nárůst teploty. Některé studie zjistily, že na sledovaných místech solární elektrárny skutečně vedly ke zvýšení celkové teploty okolí. Jiné výzkumy naopak uvádějí, že v některých lokalitách solární elektrárny ve výsledku teplotu snížily. Roli podle autorů hraje míra změny albeda v daném místě, účinnost panelů a další faktory.
Účinnost je u různých fotovoltaických panelů odlišná (.pdf, str. 8), v posledních letech vyráběné panely dokáží na elektřinu přeměnit až 20 % slunečního záření.
Za hlavní příčinu globálního oteplování ovšem nejsou považovány (velmi malé) změny albeda způsobené solárními panely ani jiné změny albeda planety, ale rostoucí koncentrace skleníkových plynů v atmosféře (.pdf, str. 42; .pdf, str. 1–2). Právě tyto plyny totiž v zemském systému zadržují dlouhovlnné tepelné záření.
Elektřina z fotovoltaických zdrojů navíc nahrazuje energii, která by se jinak vyrobila z uhlí či zemního plynu. Ve srovnání s nimi solární elektrárny vytváří mnohonásobně menší emise skleníkových plynů (.pdf, str. 7–8), a tím pomáhají zmírňovat růst koncentrací těchto plynů v atmosféře.
Tento přínos zmiňuje i Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) ve své hodnotící zprávě z roku 2022 (.pdf). V ní uvádí, že je pozitivní dopad, který mají fotovoltaické zdroje kvůli nízkým emisím, výrazně větší než jejich negativní dopad na změnu zemského albeda (.pdf, str. 20 ze 134). Na to, že fotovoltaické elektrárny pomáhají zmírňovat globální oteplování i při započítání vlivu albeda, upozorňuje i řada novějších odborných studií. Jejich závěry např. ukazují, že pozitivní efekt solárních elektráren převyšuje jejich negativní dopady už po několika letech používání.
Shrnutí
Autor příspěvku tvrdí, že nadměrné oteplování posledních let způsobují fotovoltaické elektrárny, protože do atmosféry „odráží“ více tepla než střechy, pole a příroda. Fotovoltaické elektrárny ve srovnání s řadou povrchů v přírodě odráží méně slunečního záření, a absorbují tedy více energie, která se později dostane do atmosféry ve formě „tepelného“ záření. Dopad solárních panelů na odrazivost Země je ale velmi malý a nevysvětluje o několik řádů větší nerovnováhu v energetické bilanci planety, kvůli níž se Země otepluje.
Podle výzkumů může umístění solárních panelů skutečně zvýšit teplotu v lokalitě. Celkové negativní dopady fotovoltaických elektráren jsou ale nižší než jejich pozitivní efekt, který mají na zmírňování globálního oteplování díky nízkým emisím skleníkových plynů.
Z uvedených důvodů jsme příspěvek v rámci naší spolupráce se sociální sítí Facebook označili pro chybějící kontext.