Reflektierende Dachflächen gegen Hitzeinseln

Die zunehmende Aufheizung von Metropolregionen, vor allem in dicht bebauten Zentren, wird als städtischer Wärmeinseleffekt bezeichnet. Strategien, die diesem Phänomen und dem damit steigenden Energiebedarf für Kühlmaßnahmen begegnen, werden unter anderem an der Arizona State University in Tempe zusammen mit Forschenden aus Spanien und Kanada untersucht. In ihrem Fokus stehen unter anderem Cool Roofs und Photovoltaik-Paneele. Welche lokal spezifischen Einflussfaktoren ihre Wirksamkeit bestimmen, haben die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen in zwei Studien zusammengefasst (siehe Ende des Textes und Surftipps).

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Regionale Unterschiede und Einflussfaktoren

Wie die Forschenden herausfanden, fällt dieser Effekt der Cool Roofs regional unterschiedlich stark aus. Dies zeigen ihre Simulationen von Hitzewellen und urbanem Wachstum für drei US-amerikanische Städte, die in verschiedenen Klimazonen liegen. Entsprechend soll eine umfassende Ausrüstung von Gebäuden mit Cool Roofs die durchschnittliche Tageslufttemperatur in Atlanta um 0,38 °C, in Detroit um 0,42 °C und in Phoenix sogar um 0,66 °C senken. Eine Reihe weiterer Faktoren trägt ebenfalls zu Wirksamkeit der Cool Roofs bei. Dazu gehören die Gebäudemorphologie, wie häufig der Himmel über dem Standort bewölkt ist und die lokale Oberflächenenergiebilanz. Letztere hängt zum Beispiel davon ab, welche Anteile der Sonnenstrahlung zum Boden gelangen oder wie oberflächennahe Wärmeströme, Bodenfeuchte und Vegetation das örtliche Klima beeinflussen.

Um die Temperatureffekte für einen bestimmten Dachreflexionsgrad abzuschätzen, hat das Team mit der Albedo Cooling Effectiveness (ACE) eine neue Kennzahl entwickelt. Sie bezieht sich – statt wie bei bisherigen Methoden üblich – nicht auf die Temperatur unmittelbar über der Dachhaut, sondern auf das Niveau von Fußgängern und Fußgängerinnen. Die ACE-Werte zeigen, dass Cool Roofs in Phoenix durchschnittlich um 11 % wirksamer sind als in Atlanta und sogar um 30 % wirksamer als in Detroit.

Cool Roofs und Photovoltaikmodule

Auch der Vergleich von Cool Roofs mit Photovoltaik-Dachanlagen brachte interessante Resultate: Gemäß den Simulationen, bei denen unterschiedlich hohe Deckungsgrade in den Städten Phoenix und Tucson in Arizona analysiert wurden, kühlen Cool Roofs tagsüber effektiver als Photovoltaikmodule. Nachts ist es genau umgekehrt. Bei einer Ausrüstung aller Gebäude mit den entsprechenden Technologien würden Cool Roofs den täglichen stadtweiten Kühlenergiebedarf um 13-14 % verringern, während Aufdach-Photovoltaikanlagen 8-11 % einsparen würden. Dabei wurden zusätzliche Einsparungen durch die Nutzung der Sonnenenergie noch nicht berücksichtigt.

Auch in Europa wird zu dem Thema geforscht: Die Ergebnisse einer französischen Studie zeigen, dass sich die oberflächennahe Lufttemperatur in Paris tagsüber um 0,2 °C senken ließe, sollte dort die Hälfte aller Dächer mit Sonnenkollektoren ausgestattet werden. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass sowohl Cool Roofs als auch Photovoltaikanlagen – je nach Standort – einen unterschiedlich großen Beitrag zur Abkühlung von Innenstädten leisten können. Photovoltaikanlagen haben dabei den zusätzlichen Nutzen, dass sie erneuerbaren Strom erzeugen.

Studien:
Ashley M. Broadbent, E. Scott Krayenhoff and Matei Georgescu: Efficacy of cool roofs at reducing pedestrian-level air temperature during projected 21st century heatwaves in Atlanta, Detroit, and Phoenix, 2020.

Salamanca, M. Georgescu, A. Mahalov, M. Moustaoui, A. Martillidie: Citywide Impacts of Cool Roof and Rooftop Solar Photovoltaic Deployment on Near-Surface Air Temperature and Cooling Energy Demand, 2016.

Bauwerke zum Thema

Surftipps

• www.iopscience.iop.org > Studie Efficacy of Cool Roofs, 2020
• www.link.springer.com >  Studie Citywide Impacts of Cool Roof Deployment, 2016