Một trong số những vấn đề được cho là đặc biệt nghiêm trọng đến từ các tấm pin mặt trời là làm tăng nhiệt độ tại các khu vực đô thị. Nhiều hộ gia đình hiện nay đang chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời để giảm bớt sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống, tuy nhiên điều này có thể dẫn đến những hệ lụy không mong muốn.
Pin mặt trời ngày càng phổ biến trên các mái nhà tại Việt Nam.
Theo nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Nature gần đây, việc lắp đặt hàng loạt tấm pin mặt trời trên mái nhà có thể làm tăng nhiệt độ đô thị, gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Để thực hiện nghiên cứu này, các nhà khoa học đã phát triển một mô hình mới nhằm đánh giá tác động của các tấm pin mặt trời đối với vi khí hậu đô thị. Họ đã sử dụng công cụ dự đoán khí hậu tiên tiến (WRF) kết hợp với dữ liệu về mức tiêu thụ năng lượng của các tòa nhà (BEM) và ảnh hưởng của chúng đến môi trường đô thị (BEP).
Các nhà nghiên cứu cho biết, các tấm pin mặt trời không chỉ đơn thuần phản xạ nhiệt mà còn hấp thụ nó, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ từ 1 đến 1,9 độ C trong suốt cả ngày. Kiểu lắp đặt này đã gây ra những thay đổi trong khí quyển gần mặt đất và làm trầm trọng thêm hiện tượng đảo nhiệt. Điều này không chỉ liên quan đến sự gia tăng nhiệt độ do các yếu tố như nhựa đường, xi măng và giao thông mà còn do lượng nhiệt được giữ lại bởi các tấm pin mặt trời, từ đó tạo ra một vòng luẩn quẩn trong việc làm nóng môi trường đô thị.
Khả năng tích tụ nhiệt là vấn đề đau đầu dành cho các tấm pin mặt trời trên mái nhà.
Báo cáo về hiệu suất của tấm pin mặt trời cho thấy, mặc dù chúng có khả năng thu nhận tới 90% năng lượng từ ánh sáng mặt trời nhưng chỉ khoảng 20% trong số đó được chuyển đổi thành điện năng. Phần năng lượng còn lại chủ yếu chuyển hóa thành nhiệt, dẫn đến tình trạng gia tăng nhiệt độ ở các khu vực đô thị vào ban ngày.
Điều đáng chú ý là hiện tượng này không chỉ xảy ra trong những ngày nắng mà còn kéo dài đến ban đêm do các tấm pin mặt trời giữ lại nhiệt, làm cho nhiệt độ không giảm xuống như bình thường. Nhiệt tích tụ này không chỉ làm giảm hiệu suất chuyển đổi năng lượng mà còn ảnh hưởng đến tuổi thọ của tấm pin do nhiệt độ cao làm tăng điện trở và giảm điện áp.
Mặc dù vậy, các lợi ích mà pin mặt trời mang lại là không hề nhỏ.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm các giải pháp như thông gió thụ động và chu trình năng lượng kết hợp nhằm giảm thiểu tác động của nhiệt độ cao.
Mặc dù nghiên cứu này chỉ ra những hạn chế của tấm pin mặt trời nhưng không thể phủ nhận những lợi ích mà công nghệ này mang lại. Tấm pin mặt trời vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc tự tiêu thụ năng lượng để giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống.
Các chuyên gia tin rằng cần có những cải tiến trong công nghệ tấm pin mặt trời để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tác động của nhiệt độ, từ đó đảm bảo rằng chúng vẫn là một phần quan trọng trong chiến lược năng lượng bền vững của các thành phố hiện đại.