Onko aurinkopaneelin käyttö haitallista ilmastonmuutoksen kannalta, jos lumipeitteen väheneminen aiheuttaa sen, että auringon säteilystä ei heijastukaan paljoa takaisin avaruuteen, mikä näin ollen lämmittää ilmastoa. Eikö aurinkopaneeli sido sitä energiaa, joka muutoin olisi heijastunut suurelta osin takaisin avaruuteen? Jos lasketaan paneelin valmistamisen haitat, onko se sittenkään ratkaisu mihinkään? Paneelien käytössä oleva pinta-ala taitaa jo nyt olla melkoinen, eli kuinka paljon ne ovat jo aiheuttaneet lämpenemistä?

Professori Kati Miettunen ja tohtorikoulutettava Aleksi Kamppinen vastaavat:

Aurinkopaneeleita asennetaan suurelta osin katoille, jotka ovat tummia ja absorboivat valon muuttaen sen lämmöksi. Tumman katteen sijaan katolla on tumma aurinkopaneeli ja se muuttaa osan tulevasta valon energiasta sähköksi. Kun sähköä käytetään, energia ei häviä, vaan se muuttuu lopulta yleensä lämmöksi. Aurinkoenergian käytöllä vältetään muun muassa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Tällaisessa tapauksessa vältytään kokonaan fossiilisten polttoaineiden käytöstä tulevasta lämmöstä. 

Maa keskimäärin absorboi suuren osan tulevasta säteilystä. Vain noin 10–30 prosenttia siihen osuvasta auringon valosta heijastuu takaisin avaruuteen [1]. Tällaisessa tapauksessa voimme käyttää samaa logiikkaa kuin aiemmin tummille katoille. 

Äärimmäisessä tapauksessa, jossa pinta on hyvin heijastava eli todella valkoinen hiekka tai lumi, pinta voi heijastaa takaisin 50–80 prosenttia siihen tulevasta valon energiasta [2]. Laskelmiemme mukaan vain pinta, jonka takaisin heijastus on näin merkittävä eli yli 50 prosenttia koko vuoden, voisi lämmittää enemmän kuin fossiilisten polttoaineiden käytöstä tulisi. Ehto korkeasta ympärivuotisesta säteilyn heijastuksesta ei täyty lumen tapauksessa.   

Tämä lämmitys huomioi heijastamatta jääneen auringonsäteilyn ja polttoaineen tai auringonvalon sähköksi muuntamisesta tulevat lämpöhäviöt olettaen, että aurinkopaneeleilla olisi 20 prosentin ja polttoprosessilla 40 prosentin hyötysuhde ja että sähkö muuttuu käytössä lopulta lämmöksi. Laskelmiemme mukaan käytännössä ei tule tilanteita, joissa aurinkopaneelien käyttö ei olisi ympäristön kannalta hyväksi. 

On hyvä huomata, että tämä laskelma ei kuitenkaan vielä huomioi koko tuotantoketjusta aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä, jotka edistävät kasvihuoneilmiötä. Ne ovat moninkertaiset fossiilisten polttoaineiden tapauksessa [3], joten kokonaisvaikutus jää selvästi puoltamaan aurinkoenergian käyttöä kasvihuoneilmiön hillitsemiseksi.

[1] W. Lucht, A.H. Hyman, A.H. Strahler, M.J. Barnsley, P. Hobson, J.-P. Muller (2000), A comparison of satellite-derived spectral albedos to ground-based broadband Albedo measurements modeled to satellite spatial scale for a semidesert landscape, Rem. Sens. Environ., 74, 85-98, doi:10.1016/S0034-4257(00)00125-5 

[2] Gardner, A. S., and Sharp, M. J. (2010), A review of snow and ice albedo and the development of a new physically based broadband albedo parameterization, J. Geophys. Res., 115, F01009, doi:10.1029/2009JF001444. 

[3] National Renewable Energy Laboratory. Life Cycle Greenhouse Gas Emissions from Electricity Generation. Natl. Renew. Energy Lab. 2 (2021).

Materiaalitekniikan professori Kati Miettunen työskentelee Turun yliopistossa tähdäten tutkimuksessaan erilaisten aurinkokennoteknologioiden eliniän ja hyötysuhteen parantamiseen uusia materiaaleja hyödyntämällä. Akatemiatutkijana hän kehitti biomateriaaleja uuden sukupolven aurinkokennoteknologoihin. Hänellä on myös strategisen tutkimuksen ja Kriittiset materiaalit kaupunkien kiertotaloudessa -akatemiaohjelman rahoitus. Aiemmin hän on toiminut mm. Suomen Akatemian tutkijatohtorina.

Aleksi Kamppinen on tohtorikoulutettava materiaalitekniikan tutkijakoulussa Turun yliopistossa. Hänen tutkimuksensa tähtää erilaisten aurinkokennoteknologioiden eliniän ja hyötysuhteen parantamiseen uusia materiaaleja hyödyntämällä.