Auswirkung der Urbanisierung: Städtische bzw. urbane Wärmeinsel – Vermeidung durch solare Überdachung bei gleichzeitiger Stromgewinnung

Eine städtische Wärmeinsel ist ein städtisches oder großstädtisches Gebiet, in dem es aufgrund menschlicher Aktivitäten deutlich wärmer ist als in den umliegenden ländlichen Gebieten. Der Temperaturunterschied ist in der Regel nachts größer als tagsüber und am deutlichsten, wenn die Winde schwach sind. UHI macht sich vor allem im Sommer und Winter bemerkbar. Die Hauptursache für den UHI-Effekt liegt in der Veränderung der Landoberfläche. Eine Studie hat gezeigt, dass Wärmeinseln durch die Nähe zu verschiedenen Arten der Bodenbedeckung beeinflusst werden können, so dass die Nähe zu unfruchtbarem Land zu einer Erwärmung des städtischen Bodens führt, während die Nähe zu Vegetation ihn kühler macht. Die durch die Energienutzung erzeugte Abwärme ist ein weiterer Faktor. Wenn ein Bevölkerungszentrum wächst, vergrößert sich seine Fläche und die Durchschnittstemperatur steigt. Der Begriff Wärmeinsel wird ebenfalls verwendet; er kann für jedes Gebiet verwendet werden, das relativ heißer ist als die Umgebung, bezieht sich aber im Allgemeinen auf vom Menschen gestörte Gebiete.

Die monatlichen Niederschläge sind im Windschatten von Städten größer, was teilweise auf die UHI zurückzuführen ist. Die zunehmende Hitze in städtischen Zentren verlängert die Vegetationsperioden und verringert das Auftreten von schwachen Tornados. Die UHI verschlechtert die Luftqualität, indem sie die Produktion von Schadstoffen wie Ozon erhöht, und sie verschlechtert die Wasserqualität, da wärmeres Wasser in die Flüsse der Region fließt und deren Ökosysteme belastet.

Nicht alle Städte weisen eine ausgeprägte städtische Wärmeinsel auf, und die Merkmale der Wärmeinsel hängen stark vom Hintergrundklima des Gebiets ab, in dem sich die Stadt befindet. Der Effekt der städtischen Wärmeinsel kann durch begrünte Dächer, passive Strahlungskühlung am Tag und die Verwendung heller Oberflächen in städtischen Gebieten, die mehr Sonnenlicht reflektieren und weniger Wärme absorbieren, verringert werden. Die Verstädterung hat die Auswirkungen des Klimawandels in den Städten verschärft.

Das Phänomen wurde zum ersten Mal in den 1810er Jahren von Luke Howard untersucht und beschrieben, obwohl er nicht derjenige war, der das Phänomen benannte. Die Erforschung der städtischen Atmosphäre wurde im neunzehnten Jahrhundert fortgesetzt. Zwischen den 1920er und 1940er Jahren suchten Forscher in Europa, Mexiko, Indien, Japan und den Vereinigten Staaten auf dem aufkommenden Gebiet der lokalen Klimatologie oder der mikroskaligen Meteorologie nach neuen Methoden zum Verständnis des Phänomens. Im Jahr 1929 verwendete Albert Peppler den Begriff „staedtische Waermeinsel“, der als erstes Beispiel fuer eine staedtische Waermeinsel gilt. Zwischen 1990 und 2000 wurden jährlich etwa 30 Studien veröffentlicht; bis 2010 stieg diese Zahl auf 100, und 2015 waren es bereits mehr als 300.

Es gibt mehrere Ursachen für eine städtische Wärmeinsel. So absorbieren dunkle Oberflächen deutlich mehr Sonnenstrahlung, was dazu führt, dass sich Straßen und Gebäude in städtischen Ballungsgebieten tagsüber stärker aufheizen als in vorstädtischen und ländlichen Gebieten. Die in städtischen Gebieten üblicherweise für Straßenbeläge und Dächer verwendeten Materialien wie Beton und Asphalt haben deutlich andere thermische Volumeneigenschaften (einschließlich Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit) und Strahlungseigenschaften der Oberfläche (Albedo und Emissionsgrad) als die umliegenden ländlichen Gebiete. Dadurch ändert sich der Energiehaushalt des städtischen Gebiets, was häufig zu höheren Temperaturen führt als in den umliegenden ländlichen Gebieten]. Ein weiterer wichtiger Grund ist die mangelnde Evapotranspiration (z. B. durch fehlende Vegetation) in städtischen Gebieten. Der U.S. Forest Service stellte 2018 fest, dass die Städte in den Vereinigten Staaten jedes Jahr 36 Millionen Bäume verlieren. Mit dem Rückgang der Vegetation verlieren die Städte auch den Schatten und die kühlende Wirkung von Bäumen durch Verdunstung.

Andere Ursachen für ein UHI sind auf geometrische Effekte zurückzuführen. Die hohen Gebäude in vielen städtischen Gebieten bieten mehrere Oberflächen für die Reflexion und Absorption von Sonnenlicht, wodurch die Effizienz der Erwärmung städtischer Gebiete erhöht wird. Dies wird als „urbaner Canyon-Effekt“ bezeichnet. Eine weitere Auswirkung von Gebäuden ist die Blockierung von Wind, was ebenfalls die Kühlung durch Konvektion und die Ableitung von Schadstoffen verhindert. Auch die Abwärme von Autos, Klimaanlagen, Industrie und anderen Quellen trägt zum UHI-Effekt bei. Ein hohes Maß an Umweltverschmutzung in städtischen Gebieten kann das UHI ebenfalls verstärken, da viele Formen der Verschmutzung die Strahlungseigenschaften der Atmosphäre verändern. UHI erhöht nicht nur die Temperaturen in den Städten, sondern auch die Ozonkonzentration, da Ozon ein Treibhausgas ist, dessen Bildung sich mit dem Anstieg der Temperatur beschleunigt.

In den meisten Städten ist der Temperaturunterschied zwischen dem städtischen und dem umliegenden ländlichen Gebiet in der Nacht am größten. Der Temperaturunterschied ist zwar das ganze Jahr über beträchtlich, aber im Winter ist er im Allgemeinen größer. Der typische Temperaturunterschied zwischen dem Stadtzentrum und den umliegenden Feldern beträgt mehrere Grade. Der Temperaturunterschied zwischen einer Innenstadt und den umliegenden Vororten wird manchmal in Wetterberichten erwähnt, z. B. 20 °C in der Innenstadt, 18 °C in den Vororten. Die mittlere Jahreslufttemperatur einer Stadt mit 1 Million Einwohnern oder mehr kann 1,0-3,0 °C wärmer sein als in der Umgebung. Abends kann der Unterschied sogar bis zu 12 °C betragen.

Die UHI kann entweder als Lufttemperaturdifferenz (die Canopy UHI) oder als Oberflächentemperaturdifferenz (Surface UHI) zwischen dem städtischen und dem ländlichen Gebiet definiert werden. Beide weisen eine leicht unterschiedliche tages- und jahreszeitliche Variabilität auf und haben unterschiedliche Ursachen.

Der IPCC stellte fest, dass „es bekannt ist, dass städtische Wärmeinseln im Vergleich zu nicht-städtischen Gebieten die Nachttemperaturen stärker erhöhen als die Tagestemperaturen“. In Barcelona, Spanien, sind beispielsweise die Tageshöchsttemperaturen um 0,2 °C kühler und die Mindesttemperaturen um 2,9 °C wärmer als in einer nahe gelegenen ländlichen Station. In einer Beschreibung des allerersten UHI-Berichts von Luke Howard aus den späten 1810er Jahren heißt es, dass das Stadtzentrum von London nachts um 2,1 °C wärmer ist als das Umland. Obwohl die wärmere Lufttemperatur innerhalb der UHI im Allgemeinen nachts am deutlichsten zu spüren ist, weisen städtische Wärmeinseln ein signifikantes und etwas paradoxes Tagesverhalten auf. Der Lufttemperaturunterschied zwischen der UHI und der Umgebung ist nachts groß und tagsüber klein. Das Gegenteil gilt für die Hauttemperaturen der städtischen Landschaft innerhalb der UHI.

Tagsüber, insbesondere bei wolkenlosem Himmel, erwärmen sich die städtischen Oberflächen durch die Absorption der Sonnenstrahlung. Die Oberflächen in den städtischen Gebieten erwärmen sich tendenziell schneller als die der umliegenden ländlichen Gebiete. Aufgrund ihrer hohen Wärmekapazität wirken städtische Oberflächen wie ein riesiges Reservoir an Wärmeenergie. So kann beispielsweise Beton etwa 2.000 Mal so viel Wärme speichern wie ein entsprechendes Luftvolumen. Daher lässt sich die hohe Oberflächentemperatur am Tag innerhalb der UHI durch thermische Fernerkundung leicht feststellen. Wie es bei der Erwärmung am Tag häufig der Fall ist, führt diese Erwärmung auch zu Konvektionswinden innerhalb der städtischen Grenzschicht. Es wird vermutet, dass aufgrund der daraus resultierenden atmosphärischen Durchmischung die Störung der Lufttemperatur innerhalb der UHI tagsüber im Allgemeinen minimal oder gar nicht vorhanden ist, obwohl die Oberflächentemperaturen extrem hohe Werte erreichen können.

In der Nacht kehrt sich die Situation um. Das Fehlen der solaren Erwärmung führt zu einem Rückgang der atmosphärischen Konvektion und zur Stabilisierung der städtischen Grenzschicht. Wenn die Stabilisierung ausreichend ist, bildet sich eine Inversionsschicht. Dadurch wird die Stadtluft in Oberflächennähe eingeschlossen und die Oberflächenluft von den noch warmen Stadtflächen warm gehalten, was zu wärmeren nächtlichen Lufttemperaturen innerhalb der UHI führt. Abgesehen von den Wärmerückhalteeigenschaften städtischer Gebiete könnte das nächtliche Maximum in Straßenschluchten auch darauf zurückzuführen sein, dass die Sicht auf den Himmel während der Abkühlung versperrt ist: Oberflächen verlieren nachts hauptsächlich durch Strahlung an den vergleichsweise kühlen Himmel Wärme, und diese wird durch die Gebäude in einem städtischen Gebiet blockiert. Die Abkühlung durch Strahlung ist dominanter, wenn die Windgeschwindigkeit niedrig und der Himmel wolkenlos ist, und in der Tat ist der UHI unter diesen Bedingungen nachts am größten.

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) – Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen ist ein zwischenstaatliches Gremium der Vereinten Nationen, das für die Weiterentwicklung des Wissens über den vom Menschen verursachten Klimawandel zuständig ist. Er wurde 1988 von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) gegründet und später von der Generalversammlung der Vereinten Nationen gebilligt. Er hat seinen Sitz in Genf, Schweiz, und setzt sich aus 195 Mitgliedsstaaten zusammen. Der IPCC wird von seinen Mitgliedstaaten geleitet, die einen Vorstand aus Wissenschaftlern wählen, der für die Dauer eines Bewertungszyklus (in der Regel sechs bis sieben Jahre) tätig ist. Der IPCC wird von einem Sekretariat und verschiedenen „Technical Support Units“ aus spezialisierten Arbeitsgruppen und Task Forces unterstützt.

Der IPCC liefert objektive und umfassende wissenschaftliche Informationen über den vom Menschen verursachten Klimawandel, einschließlich der natürlichen, politischen und wirtschaftlichen Auswirkungen und Risiken sowie möglicher Reaktionsmöglichkeiten. Der IPCC führt keine eigene Forschung durch und beobachtet den Klimawandel nicht, sondern nimmt eine regelmäßige, systematische Überprüfung der gesamten einschlägigen veröffentlichten Literatur vor. Tausende von Wissenschaftlern und anderen Fachleuten melden sich freiwillig, um die Daten zu prüfen und die wichtigsten Ergebnisse in „Bewertungsberichten“ für politische Entscheidungsträger und die Öffentlichkeit zusammenzustellen.

Der IPCC ist eine international anerkannte Autorität auf dem Gebiet des Klimawandels, und seine Arbeit stößt bei führenden Klimawissenschaftlern sowie bei Regierungen auf breite Zustimmung. Seine Berichte spielen eine Schlüsselrolle in der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC), wobei der Fünfte Sachstandsbericht das bahnbrechende Pariser Abkommen von 2015 maßgeblich beeinflusst hat. Der IPCC erhielt 2007 gemeinsam mit Al Gore den Friedensnobelpreis für seinen Beitrag zum Verständnis des Klimawandels.

Im Jahr 2015 begann der IPCC seinen sechsten Bewertungszyklus, der 2023 abgeschlossen sein soll. Im August 2021 veröffentlichte der IPCC seinen Beitrag der Arbeitsgruppe I zum Sechsten Sachstandsbericht (IPCC AR6) über die physikalischen Grundlagen des Klimawandels, den die Zeitung The Guardian als die bisher schärfste Warnung“ vor großen unvermeidlichen und unumkehrbaren Klimaveränderungen“ bezeichnete, ein Thema, das von vielen Zeitungen weltweit aufgegriffen wurde. Am 28. Februar 2022 veröffentlichte der IPCC seinen Bericht der Arbeitsgruppe II über Auswirkungen und Anpassung. Der Beitrag der Arbeitsgruppe III zum Thema „Abschwächung des Klimawandels“ zum Sechsten Sachstandsbericht wurde am 4. April 2022 veröffentlicht. Der Sechste Sachstandsbericht soll im März 2023 mit einem Synthesebericht abgeschlossen werden.

Während der Laufzeit des Sechsten Sachstandsberichts hat der IPCC drei Sonderberichte veröffentlicht: den Sonderbericht über die globale Erwärmung um 1,5 °C im Jahr 2018 sowie den Sonderbericht über Klimaänderungen und Land (SRCCL) und den Sonderbericht über Ozean und Kryosphäre in einem sich ändernden Klima (SROCC), beide im Jahr 2019. Außerdem hat sie 2019 ihre Methoden aktualisiert. Daher wurde der sechste Bewertungszyklus als der ehrgeizigste in der Geschichte des IPCC bezeichnet.

Der Temperaturunterschied der städtischen Wärmeinsel ist nicht nur nachts größer als tagsüber, sondern auch im Winter größer als im Sommer. Dies gilt vor allem in schneereichen Gebieten, da in Städten der Schnee in der Regel kürzer liegen bleibt als in den umliegenden ländlichen Gebieten (dies ist auf die höhere Isolierfähigkeit von Städten sowie auf menschliche Aktivitäten wie das Pflügen zurückzuführen). Dadurch verringert sich die Albedo (Maß für die Helligkeit eines Körpers) der Stadt und der Erwärmungseffekt wird dadurch verstärkt. Höhere Windgeschwindigkeiten in ländlichen Gebieten, insbesondere im Winter, können ebenfalls dazu beitragen, dass es dort kühler ist als in städtischen Gebieten. In Regionen mit ausgeprägten Regen- und Trockenzeiten ist der Effekt der städtischen Wärmeinsel in der Trockenzeit größer. Die thermische Zeitkonstante von feuchtem Boden ist viel höher als die von trockenem Boden. Folglich kühlen feuchte Böden auf dem Lande langsamer ab als trockene Böden auf dem Lande und tragen dazu bei, den nächtlichen Temperaturunterschied zwischen städtischen und ländlichen Gebieten zu minimieren.

Wenn eine Stadt oder Gemeinde über ein gutes System zur Wetterbeobachtung verfügt, kann die UHI direkt gemessen werden. Eine Alternative ist die Verwendung einer komplexen Simulation des Ortes zur Berechnung der UHI oder die Verwendung einer empirischen Näherungsmethode. Solche Modelle ermöglichen es, die UHI in die Schätzungen des künftigen Temperaturanstiegs in Städten infolge des Klimawandels einzubeziehen.

Leonard O. Myrup veröffentlichte 1969 die erste umfassende numerische Behandlung zur Vorhersage der Auswirkungen der städtischen Wärmeinsel (UHI). In seiner Arbeit gibt er einen Überblick über die UHI und kritisiert die damals bestehenden Theorien als zu qualitativ. Ein allgemeines, numerisches Energiebudgetmodell wird beschrieben und auf die städtische Atmosphäre angewandt. Es werden Berechnungen für mehrere Sonderfälle sowie eine Empfindlichkeitsanalyse vorgestellt. Es wird festgestellt, dass das Modell die richtige Größenordnung des städtischen Temperaturüberschusses vorhersagt. Der Wärmeinseleffekt ist das Nettoergebnis mehrerer konkurrierender physikalischer Prozesse. Im Allgemeinen sind die reduzierte Verdunstung im Stadtzentrum und die thermischen Eigenschaften der städtischen Gebäude- und Pflastermaterialien die dominierenden Parameter. Es wird vorgeschlagen, dass ein solches Modell in technischen Berechnungen zur Verbesserung des Klimas bestehender und zukünftiger Städte verwendet werden könnte.

Asphalt+
Asphalt-Parken & Solarcarport-Stromgewinnung
= Funktionalitätserweiterung & -verdichtung
= Maßnahme gegen städtische Wärmeinseln

Asphalt ist in den letzten Jahren immer beliebter geworden, um Städte zu bedecken. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Asphalt eine sehr haltbare und preiswerte Oberfläche ist. Allerdings hat Asphalt auch einige Nachteile, insbesondere wenn es in großen Mengen in städtischen Gebieten verwendet wird.

Einer der größten Nachteile von Asphalt ist, dass es die Umgebung sehr stark aufheizt. Dies ist ein Problem, da es in den Sommermonaten bereits sehr heiß in den Städten ist und die Temperaturen durch die vielen Asphaltflächen noch weiter steigen. Dies führt dazu, dass die Bewohner der Städte sehr unter der Hitze leiden und es kann sogar zu gesundheitlichen Problemen kommen.

Die Überhitzung der Städte ist also ein großes Problem, das durch die Verwendung von Asphalt verursacht wird. Um diesem Problem entgegenzuwirken, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit ist es, mehr Grünflächen in den Städten anzulegen, da Bäume und Pflanzen die Hitze absorbieren können. Auch die Verwendung von Solarcarports oder Solarparkplatzanlagen kann dazu beitragen, die Hitze in den Städten zu reduzieren. Diese Anlagen sind mit Photovoltaik-Modulen ausgestattet, die die Sonnenenergie nutzen, um elektrische Energie zu erzeugen. Gleichzeitig spenden sie Schatten und reduzieren so die Aufheizung der Umgebung.

Solarcarports und Solarparkplatzanlagen sind also eine gute Möglichkeit, um die Überhitzung der Städte zu verringern. Sie sind nicht nur nachhaltig, da sie keine fossilen Brennstoffe verbrennen und somit keine CO2-Emissionen verursachen, sondern helfen auch dabei, die Temperatur in den Städten angenehmer zu gestalten.

Eine Studie von ‚De Lorean Power‘ aus der Schweiz ergab, dass das Parkverhalten der Mitarbeiter idealerweise der Menge an erzeugtem Solarstrom entspricht. Die Tageskilometer des Elektrofahrzeugs können bei nahezu jedem Wetter zurückgelegt und der Überschuss ins Netz eingespeist werden. Die jährliche Solarstromerzeugung auf dem Parkplatz entspricht dem Energiebedarf des Fahrzeugs. Solarparkplätze haben von allen Infrastrukturbereichen das größte Potenzial zur Stromerzeugung. Pro zugelassenen Auto stehen in der Schweiz ca. 2 Parkplätze zur Verfügung. In verfügbaren Regionen kann es über 10 Terawattstunden Solarstrom pro Jahr erzeugen (15 % des derzeitigen Stromverbrauchs). „Es ist erstaunlich, wie wenige Pilotanlagen es gibt“, so die Autoren der Studie. Außerdem schützt ein solches Dach das Auto vor Witterungseinflüssen und reduziert die Hitze des Autos im Sommer.

Gemäß einer Auswertung des Bundesamtes für Statistik (BFS) verfügt die Schweiz über mindestens 5 Millionen oberirdische Parkplätze (6400 Hektar) mit rund 4,7 Millionen registrierten Personenwagen. Diese Parkflächen wurden mit einem digitalen Verfahren erfasst, das nur größere angrenzende Flächen und keine Einzelparkplätze erkennt. Verkehrsexperten rechnen daher mit 8 bis 10 Millionen Parkplätzen. Das sind etwa 2 pro Pkw.

Laut der anderen Studie „Solarstromerzeugung für Infrastruktureinrichtungen und Konversionsflächen“ haben oberirdische bzw. offene Parkflächen das größte PV-Potenzial aller Infrastrukturflächen. Diese Gebiete können bis zu 10 Terawattstunden (TWh) PV-Strom pro Jahr liefern. Damit beträgt die gesamte Stromproduktion in der Schweiz 65,5 TWh.

Die durchschnittliche Parkfläche beträgt 12,5 Quadratmeter (2,5 Meter x 5 Meter). Das ist somit auch die Fläche, die eine Solarüberdachung aufweisen muss. Der Energieertrag einer PV-Anlage hängt von vielen Faktoren ab, darunter Sonneneinstrahlung, Komponenteneffizienz und Modulausrichtung. Im Thurgau können mit 1 kW installierter PV-Leistung rund 1000 kWh Strom pro Jahr erzeugt werden (1000 kWh pro 1 kWp).

1 kWp erfordert je nach verwendeten PV-Modulen eine installierte Leistung von 4 bis 8 Quadratmetern. In dieser Studie rechnen werden mit 5 m2 pro kWp gerechnet. Damit kann ein 12,5 m2 großer Parkplatz mit 2,5 kWp Leistung installiert werden, der 2.500 kWh Solarstrom pro Jahr erzeugt. Der durchschnittliche Schweizer Haushaltsverbrauch beträgt rund 4.500 kWh/Jahr (ohne Heizung, Lüftung und Elektrofahrzeuge).

Der modulare Aufbau eines Carport-Systems ist vorteilhaft und man kann damit die Überdachung an beinahe beliebige Parkplätze anpassen und erzielt so eine weiterhin gute Ausnutzung der Parkfläche und stellt die Ausbaubarkeit sicher.

Mittels bifazialer Module kann eine Lichtdurchlässigkeit des Carports erreicht werden. Dies ist optisch sehr interessant und führt zu höheren Solarerträgen, da entsprechende PV-Module auch von unten einfallendes Licht verwerten können und so 10-20% Mehrertrag liefern. Aktuell kommt die Bifazial-Technik noch wenig zum Einsatz, da die Wirtschaftlichkeit aufgrund höherer Modul-Preise nicht zwingend gegeben ist. Man nimmt allerdings an, dass sich diese Technik in den nächsten Jahren etablieren wird.

In unserem 4+2+ modularen und skalierbaren Solarcarport-System, wo teiltransparente und bifaziale Module zum Einsatz kommen, treffen diese Punkte zu und sind jetzt schon zusätzlich auch eine preisliche Alternative:

Solare Überdachungsvarianten speziell für Fahrzeuge – Bild: Xpert.Digital

Mehr dazu hier:

• Zahlen, Daten, Fakten: Solarcarport, Carport mit Solardach, Überdachungsvarianten im Vergleich und Musterparkplatz mit Stromertrag

Grenzenlos: Modulares und skalierbares Solarcarport-System für PKW wie LKW

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Technische Daten: Modulares und skalierbares Solarcarport-System für PKW wie LKW

Technische Daten: Modulares und skalierbares Solarcarport-System für PKW wie LKW

Vorteile auf einen Blick:

• Flexible und modulare (skalierbare) Bauweise
• Lichte Höhe für PKW ab 2,66 m (für LKW auf 4,5 m oder mehr erweiterbar)
• Parkplatztiefe für PKW bis 6,1 m, gegenüberliegend bis 12,5 m möglich
  Die Tiefe ist abhängig von den Maßen der verwendeten Solarmodule
• Solarcarport-System ist optimal ausgerichtet für teiltransparente Solarmodule
  12 % / 40 % Lichtdurchlässigkeit (!) – Mit zertifizierter Zulassung für die Überkopfmontage
• Optional mit leistungsstarker LED-Beleuchtung, dimmbar und mit Bewegungssteuerung
• Auch für Parkstand mit Schrägaufstellung einsetzbar
• Keine verdeckten Kosten bezüglich Fundamentierung
  Einsatz von Punktfundamentierung (günstigste Variante, für die Statik kein aufwendiger Bodenaushub für Betonplatten etc. notwendig) oder Montage mit Bodenplatten, abhängig von der vorhandenen Bodenbeschaffenheit/Asphaltierung

Weitere Quellen:

• Kostenfaktor Bodenfundament bei Solarcarports
• Solarcarports, wo kein Standard mehr steht – Für jede Herausforderung die optimale Lösung mit Solar-Überdachung für offene Parkplätze
• Solarcarport-Systeme: Welches ist die bessere und/oder kostengünstigere Variante?
• Die Solarcarport Strategie für offene Stellplätze
• Das modulare Solarcarport System für alle Anwendungen und Fälle

LKW Solarcarport-System

Aufgrund der Tatsache, dass mit der 4+2+ Säulen-Technik die flexibelste Lösung (technisch wie auch preislich) für ein Stellplatz-Überdachungssystem vorliegt, ist das ebenso für größere Fahrzeuge wie LKW mit entsprechenden Modifikationen problemlos erweiter- und anwendbar.

Ameisenkolonien in städtischen Wärmeinseln haben eine erhöhte Hitzetoleranz, ohne dass dies auf Kosten der Kältetoleranz geht.

Arten, die sich gut ansiedeln können, können die durch städtische Wärmeinseln geschaffenen Bedingungen nutzen, um in Regionen außerhalb ihres normalen Verbreitungsgebiets zu gedeihen. Beispiele hierfür sind der Graukopf-Flugfuchs (Pteropus poliocephalus) und der Hausgecko (Hemidactylus frenatus). Graukopf-Flugfüchse, die in Melbourne, Australien, vorkommen, besiedelten städtische Lebensräume, nachdem die Temperaturen dort gestiegen waren. Durch den Temperaturanstieg und die dadurch bedingten wärmeren Winter ähnelt das Klima in der Stadt mehr dem nördlicheren Lebensraum der Art in freier Natur.

Durch Versuche, städtische Wärmeinseln einzudämmen und zu verwalten, werden Temperaturschwankungen und die Verfügbarkeit von Nahrung und Wasser reduziert. In gemäßigten Klimazonen verlängern städtische Wärmeinseln die Vegetationsperiode und verändern damit die Fortpflanzungsstrategien der dort lebenden Arten. Dies lässt sich am besten an den Auswirkungen beobachten, die städtische Wärmeinseln auf die Wassertemperatur haben. Da die Temperatur der nahegelegenen Gebäude manchmal um mehr als 28 °C von der Lufttemperatur an der Oberfläche abweicht, erwärmt sich der Niederschlag rasch, was dazu führt, dass die Abflüsse in nahegelegene Bäche, Seen und Flüsse (oder andere Gewässer) zu einer übermäßigen Wärmebelastung führen. Die zunehmende thermische Verschmutzung hat das Potenzial, die Wassertemperatur um 11 bis 17 °C (20 bis 30 °F) zu erhöhen. Dieser Anstieg führt dazu, dass die in den Gewässern lebenden Fischarten aufgrund der raschen Temperaturveränderung in ihrem Lebensraum thermischen Stress und Schock erleiden.

Städtische Hitzeinseln, die durch Städte verursacht werden, haben den natürlichen Selektionsprozess verändert. Selektionsdruck wie zeitliche Variationen in Bezug auf Nahrung, Raubtiere und Wasser werden gelockert, wodurch eine Reihe neuer Selektionskräfte zum Tragen kommen. So gibt es beispielsweise in städtischen Lebensräumen mehr Insekten als in ländlichen Gebieten. Insekten sind ektotherm. Das bedeutet, dass sie zur Regulierung ihrer Körpertemperatur von der Umgebungstemperatur abhängig sind, so dass das wärmere Klima in der Stadt für ihr Gedeihen ideal ist. Eine in Raleigh, North Carolina, durchgeführte Studie über Parthenolecanium quercifex (Eichenschildläuse) zeigte, dass diese spezielle Art wärmere Klimazonen bevorzugt und daher in städtischen Lebensräumen in größerer Zahl vorkommt als auf Eichen in ländlichen Gebieten. Im Laufe der Zeit, die sie in städtischen Lebensräumen verbracht haben, haben sie sich so angepasst, dass sie in wärmeren als in kühleren Klimazonen gedeihen.

Das Vorkommen nicht einheimischer Arten hängt stark von den menschlichen Aktivitäten ab. Ein Beispiel dafür sind die Populationen von Felsenschwalben, die unter den Dachvorsprüngen von Gebäuden in städtischen Lebensräumen nisten. Sie nutzen den Schutz, den ihnen der Mensch in den oberen Bereichen der Häuser bietet, und sorgen so für einen Anstieg ihrer Populationen aufgrund des zusätzlichen Schutzes und der geringeren Anzahl von Raubtieren.

Abgesehen von den Auswirkungen auf die Temperatur können UHI sekundäre Auswirkungen auf die lokale Meteorologie haben, einschließlich der Veränderung lokaler Windmuster, der Entwicklung von Wolken und Nebel, der Luftfeuchtigkeit und der Niederschlagsmenge. Die zusätzliche Wärme, die durch die UHI entsteht, führt zu einer stärkeren Aufwärtsbewegung, die zusätzliche Schauer- und Gewitteraktivität auslösen kann. Außerdem entsteht durch die UHI tagsüber ein lokales Tiefdruckgebiet, in dem relativ feuchte Luft aus der ländlichen Umgebung zusammenströmt, was zu günstigeren Bedingungen für die Wolkenbildung führen kann. Die Niederschlagsmengen im Windschatten von Städten sind um 48 % bis 116 % erhöht. Teilweise als Folge dieser Erwärmung ist die monatliche Niederschlagsmenge in einem Umkreis von 20 Meilen (32 km) bis 40 Meilen (64 km) windabwärts von Städten um etwa 28 % höher als windaufwärts. In einigen Städten sind die Niederschläge insgesamt um 51 % gestiegen.

In einigen wenigen Gebieten wurden Untersuchungen durchgeführt, die darauf hindeuten, dass Ballungsräume aufgrund der turbulenten Vermischung, die durch die Wärme der städtischen Wärmeinsel verursacht wird, weniger anfällig für schwache Tornados sind. Anhand von Satellitenbildern entdeckten Forscher, dass das Stadtklima einen spürbaren Einfluss auf die Vegetationsperioden in einer Entfernung von bis zu 10 Kilometern (6,2 Meilen) vom Stadtrand hat. In 70 Städten im Osten Nordamerikas war die Vegetationszeit in städtischen Gebieten etwa 15 Tage länger als in ländlichen Gebieten außerhalb des Einflussbereichs einer Stadt.

Untersuchungen in China haben ergeben, dass der städtische Wärmeinseleffekt zu einer Erwärmung des Klimas um etwa 30 % beiträgt. Andererseits wurde in einem Vergleich zwischen städtischen und ländlichen Gebieten aus dem Jahr 1999 vorgeschlagen, dass der städtische Wärmeinseleffekt nur einen geringen Einfluss auf die Entwicklung der globalen Durchschnittstemperatur hat. Eine Studie kam zu dem Schluss, dass Städte das Klima in einem Gebiet verändern, das 2-4 Mal größer ist als ihre eigene Fläche. Eine andere besagt, dass städtische Wärmeinseln das globale Klima durch die Beeinflussung des Jetstreams beeinflussen. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Auswirkungen von Wärmeinseln mit dem Fortschreiten des Klimawandels immer stärker werden.

UHI kann sich direkt auf die Gesundheit und das Wohlergehen der Stadtbewohner auswirken. Allein in den Vereinigten Staaten sterben jedes Jahr durchschnittlich 1.000 Menschen an den Folgen extremer Hitze. Da UHIs durch erhöhte Temperaturen gekennzeichnet sind, können sie das Ausmaß und die Dauer von Hitzewellen in Städten potenziell erhöhen. Untersuchungen haben ergeben, dass die Sterblichkeitsrate während einer Hitzewelle exponentiell mit der Höchsttemperatur ansteigt, ein Effekt, der durch die UHI noch verstärkt wird. Die Anzahl der Personen, die extremen Temperaturen ausgesetzt sind, wird durch die UHI-bedingte Erwärmung erhöht. Der nächtliche Effekt von UHI kann während einer Hitzewelle besonders schädlich sein, da er Stadtbewohnern die nächtliche Abkühlung in ländlichen Gebieten vorenthält.

Untersuchungen in den Vereinigten Staaten deuten darauf hin, dass der Zusammenhang zwischen extremen Temperaturen und der Sterblichkeit je nach Ort unterschiedlich ist. Hitze erhöht das Sterberisiko in den Städten im Norden des Landes eher als in den südlichen Regionen des Landes. Wenn beispielsweise in Chicago, Denver oder New York ungewöhnlich heiße Sommertemperaturen herrschen, ist mit einer erhöhten Zahl von Erkrankungen und Todesfällen zu rechnen. Im Gegensatz dazu besteht in Teilen des Landes, in denen es das ganze Jahr über mild bis heiß ist, ein geringeres Risiko für die öffentliche Gesundheit durch übermäßige Hitze. Untersuchungen zeigen, dass die Bewohner südlicher Städte wie Miami, Tampa, Los Angeles und Phoenix eher an heiße Witterungsbedingungen gewöhnt sind und daher weniger anfällig für hitzebedingte Todesfälle sind. Insgesamt scheinen sich die Menschen in den Vereinigten Staaten jedoch mit jedem Jahrzehnt weiter nördlich an heißere Temperaturen zu gewöhnen, auch wenn dies auf eine bessere Infrastruktur, modernere Gebäude und ein größeres öffentliches Bewusstsein zurückzuführen sein könnte.

Es wurde berichtet, dass höhere Temperaturen zu Hitzschlag, Hitzeerschöpfung, Hitzesynkopen und Hitzekrämpfen führen können. In einigen Studien wurde auch untersucht, wie ein schwerer Hitzschlag zu dauerhaften Schäden an den Organsystemen führen kann. Diese Schäden können das Risiko einer frühzeitigen Sterblichkeit erhöhen, da sie zu einer schweren Beeinträchtigung der Organfunktionen führen können. Weitere Komplikationen eines Hitzeschlags sind das Atemnotsyndrom bei Erwachsenen und die disseminierte intravaskuläre Gerinnung. Einige Forscher haben festgestellt, dass jede Beeinträchtigung der Fähigkeit des menschlichen Körpers zur Thermoregulation theoretisch das Sterberisiko erhöht. Dazu gehören Krankheiten, die die Mobilität, das Bewusstsein oder das Verhalten einer Person beeinträchtigen können. Forscher haben festgestellt, dass Personen mit kognitiven Problemen (z. B. Depressionen, Demenz, Parkinson-Krankheit) bei hohen Temperaturen stärker gefährdet sind und besonders vorsichtig sein müssen“, da die kognitive Leistungsfähigkeit durch Hitze nachweislich unterschiedlich beeinträchtigt wird. Menschen mit Diabetes, Übergewicht, Schlafmangel oder kardiovaskulären/zerebrovaskulären Erkrankungen sollten eine zu starke Hitzeexposition vermeiden. Einige gängige Medikamente, die sich auf die Thermoregulation auswirken, können ebenfalls das Sterberisiko erhöhen. Dazu gehören beispielsweise Anticholinergika, Diuretika, Phenothiazine und Barbiturate. Hitze kann nicht nur die Gesundheit, sondern auch das Verhalten beeinflussen. Eine US-Studie legt nahe, dass Hitze die Menschen reizbarer und aggressiver machen kann, und stellt fest, dass die Zahl der Gewaltverbrechen bei jedem Grad Temperaturanstieg um 4,58 von 100.000 anstieg.

Ein Forscher fand heraus, dass eine hohe UHI-Intensität mit erhöhten Konzentrationen von Luftschadstoffen korreliert, die sich in der Nacht ansammeln und die Luftqualität des nächsten Tages beeinträchtigen können. Zu diesen Schadstoffen gehören flüchtige organische Verbindungen, Kohlenmonoxid, Stickoxide und Feinstaub. Die Produktion dieser Schadstoffe in Verbindung mit den höheren Temperaturen in UHIs kann die Bildung von Ozon beschleunigen. Ozon an der Oberfläche gilt als schädlicher Schadstoff. Studien deuten darauf hin, dass höhere Temperaturen in UHIs die Zahl der schadstoffbelasteten Tage erhöhen können, weisen aber auch darauf hin, dass andere Faktoren (z. B. Luftdruck, Wolkenbedeckung, Windgeschwindigkeit) ebenfalls Auswirkungen auf die Verschmutzung haben können. Studien aus Hongkong haben ergeben, dass Stadtteile mit schlechterer Belüftung der städtischen Außenluft tendenziell stärkere Auswirkungen der städtischen Wärmeinsel haben und im Vergleich zu Gebieten mit besserer Belüftung eine deutlich höhere Gesamtmortalität aufweisen.

Die Centers for Disease Control and Prevention stellen fest, dass es „schwierig ist, gültige Prognosen über hitzebedingte Erkrankungen und Todesfälle unter verschiedenen Szenarien des Klimawandels zu erstellen“ und dass „hitzebedingte Todesfälle vermeidbar sind, wie der Rückgang der Gesamtmortalität während Hitzeereignissen in den letzten 35 Jahren zeigt“. Einige Studien deuten jedoch darauf hin, dass die Auswirkungen von UHI auf die Gesundheit unverhältnismäßig sein können, da die Auswirkungen je nach Alter, ethnischer Zugehörigkeit und sozioökonomischem Status ungleich verteilt sein können. Dies wirft die Möglichkeit auf, dass die gesundheitlichen Auswirkungen von UHI ein Thema der Umweltgerechtigkeit sind.