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Chinas Solarparks kühlen die lokale Landoberfläche
Photovoltaikanlagen verändern nicht nur die Strahlungsbilanz, sondern können auch das lokale Mikroklima beeinflussen. Eine Satellitenanalyse von 57 Solarparks in China zeigt im Tagesmittel eine um 0,23 Grad Celsius niedrigere Landoberflächentemperatur, wobei der Effekt tagsüber deutlich stärker ausfällt. Albedo, Wärmestrahlung und Verdunstung reagieren je nach Landbedeckung und Jahreszeit unterschiedlich und machen ein einheitliches Klimasignal unwahrscheinlich.
Beijing (China). Große Solarparks verändern die Oberfläche, auf der sie stehen. Dadurch greifen sie in mehrere Prozesse des lokalen Energie- und Wasserhaushalts ein, denn dunkle Module bedecken Boden oder Vegetation, verändern die Rückstrahlung des Sonnenlichts und beeinflussen den Austausch von Wärme und Wasser mit der Atmosphäre. Welche Klimawirkungen daraus unter realen Bedingungen entstehen, ist wegen fehlender Beobachtungen an vielen Anlagen und methodischer Schwierigkeiten bislang nur unvollständig geklärt.
Forscher der Chinese Academy of Meteorological Sciences (CAMS) um Zhili Wang haben nun 57 Photovoltaikanlagen in China mit einer „Raum-und-Zeit“-Methode ausgewertet. Die Analyse kombiniert räumliche und zeitliche Veränderungen und soll dadurch den Einfluss der Anlagen besser von allgemeinen klimatischen Schwankungen trennen, sodass unterschiedliche Standortbedingungen kontrollierter gegenübergestellt werden können. Die Standorte umfassen Ödland, Grasland und Ackerflächen.
Aus Satellitendaten bestimmten die Wissenschaftler mehrere Größen, die unterschiedliche Teile des Oberflächenhaushalts abbilden und gemeinsam auf die lokale Temperatur wirken können. Dazu gehören die Albedo als Maß für den reflektierten Anteil des Sonnenlichts, die Breitband-Emissivität als Kennwert der abgegebenen Wärmestrahlung, die Landoberflächentemperatur und die Evapotranspiration, also die Verdunstung von Boden und Pflanzen. Gerade diese Kombination ist wichtig, weil eine Veränderung der Rückstrahlung allein noch nicht verrät, ob sich die Oberfläche insgesamt erwärmt oder abkühlt.
Über alle Anlagen sank die Albedo im Mittel um 0,025 oder 10,9 Prozent, was auf eine deutlich geringere Rückstrahlung von Sonnenlicht hinweist. Der stärkste Rückgang trat auf Ödland mit 0,03 oder 12,2 Prozent auf, während die Veränderungen im Winter ausgeprägter waren als in anderen Jahreszeiten und damit die ausgeprägte saisonale Abhängigkeit des Albedo-Effekts zeigen. Direkte und diffuse Albedo gingen ähnlich stark zurück.
Bei der Breitband-Emissivität ergab sich dagegen kein einheitliches Vorzeichen für alle Flächentypen, was die unterschiedlichen Ausgangsbedingungen der Standorte unterstreicht. Auf Ödland stieg dieser Kennwert relativ konsistent um 1,7 × 10⁻³ oder rund 0,2 Prozent. Photovoltaikanlagen verändern demnach zugleich die kurzwellige Rückstrahlung und die Abgabe langwelliger Wärmestrahlung, wobei beide Größen je nach Untergrund unterschiedlich reagieren.
Besonders deutlich wird die zeitliche Asymmetrie bei der Temperatur, denn tagsüber lag die Landoberflächentemperatur im Mittel um 0,36 Grad Celsius niedriger. Nachts betrug die Abnahme dagegen nur 0,07 Grad Celsius, sodass der stärkere Tageswert die mittlere Veränderung über den gesamten Tag von minus 0,23 Grad Celsius dominiert. Die Tageswerte schwanken außerdem stärker mit den Jahreszeiten, was zu der ausgeprägten zeitlichen Heterogenität der beobachteten Effekte beiträgt.
Die Korrelationsanalyse deutet darauf hin, dass tagsüber und nachts unterschiedliche Prozesse zur Abkühlung beitragen und deshalb nicht von einem einzigen Mechanismus ausgegangen werden kann. Die Autoren verweisen unter anderem auf die Verschattung des Bodens durch die Module und darauf, dass ein Teil der einfallenden Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Entscheidend ist zudem die Messgröße selbst, denn die satellitengestützte Landoberflächentemperatur ist nicht mit der Lufttemperatur über einem Solarpark gleichzusetzen.
Auch der Wasserhaushalt reag