Şehirlerdeki sıcaklıkların yükselmesi, kentsel ısı adası etkisi olarak bilinen bir soruna yol açıyor. Bu etki; yükselen sıcaklıklar, beton kaldırımlar, siyah asfalt sokaklar ve çelik binalar gibi ısıyı emen malzemelerin yoğunluğundan kaynaklanır. Bu olgu, şehir sakinlerinin sağlığını ve konforunu olumsuz etkileyebilir.
Chicago gibi yaz aylarında sıcaklıkların arttığı şehirlerde, yetkililer bu sorunu çözmek için farklı stratejiler geliştirmeye çalışıyor. Bu stratejilerden biri, çatı kaplama malzemesini değiştirmek. Çatı kaplama malzemesi, hem binanın hem de çevrenin sıcaklığını etkileyebiliyor1.
Bazı araştırmacılar, bu konuda bir çalışma yaptılar. Chicago metropol bölgesindeki üç farklı çatı kaplama stratejisinin etkilerini bölgesel modelleme ile incelediler. Bu stratejiler şunlardı:
Beyaz çatı: Güneş ışığını yansıtan ve ısıyı emmeyen açık renkli bir malzeme.
Yeşil çatı: Bitkilerin yetiştirildiği ve suyu tutan bir malzeme.
Güneş paneli: Güneş enerjisini elektriğe dönüştüren bir malzeme.
Yeşil çatı teknolojisinin ve güneş paneli çatılarının kentsel alanlarda uygulanması, yenilenebilir enerji entegrasyonu açısından büyük bir potansiyel sunar. Yeşil çatılar, binaların çatılarını bitki örtüsü ile kaplayarak doğal izolasyon sağlar, bu da enerji tüketimininin azalmasına neden olur. Aynı zamanda, güneş paneli çatıları güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürerek temiz enerji üretir.
Bölgesel modellemeler, bu teknolojilerin kentsel enerji talebi üzerindeki etkisini analiz etmek için kullanılır. Bu uygulamaların daha yaygın hale gelmesi, kentsel alanlardaki enerji sürdürülebilirliğini artırabilir ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltabilir. Uygulamalar çatı alanlarında enerji üretimine katkı sağlar. Bu sayede, kentsel bölgelerde yenilenebilir enerji kullanımını artırmak ve çevresel sürdürülebilirliği desteklemek mümkün olabilir.
Araştırmacılar, bu stratejilerin sıcak hava dalgası sırasında yüzeye yakın sıcaklık ve soğutma enerjisi talebi üzerindeki etkilerini ölçtüler. Sıcak hava dalgası, sıcaklıkların üç gün boyunca normalin çok üzerine çıktığı bir durumdu. Bilim direktörü Rao Kotamarthi, bu durumu seçtiklerini, çünkü potansiyel olarak en uygun zaman olduğunu söyledi.
Çalışmanın sonuçlarına göre, beyaz çatının yüzeye yakın sıcaklığı en çok düşüren strateji olduğu görüldü. Yeşil çatının ise soğutma enerjisi talebini en çok azaltan strateji olduğu belirlendi. Güneş panelinin ise hem sıcaklık hem de enerji talebi üzerinde olumlu bir etkisi olduğu tespit edildi.
Bu çalışma, şehirlerdeki ısı sorununa karşı alınabilecek önlemler konusunda önemli bir katkı sağladı. Araştırmacılar, bu stratejilerin uygulanmasının hem ekonomik hem de çevresel faydalar sağlayacağını vurguladılar. Çalışma, Argonne Ulusal Laboratuvarı tarafından yürütülen İklim ve Kent Bilimi Topluluk Araştırması (CROCUS) Kentsel Entegre Alan Laboratuvarı’nın bir parçası olarak gerçekleştirildi.
Çalışmada çatıların, hava sıcaklığının en sıcak olduğu saatlerde yüzeye yakın sıcaklığı ve klima tüketim talebini azalttığı bulundu. Beyaz çatılar, Chicago bölgesindeki yüzeye yakın sıcaklığı 1.5 °C düşürdü. Yeşil çatılar için bu değer 1,2 °C derece, güneş panelleri için ise 0,6 °C idi.
Tüm çatı kaplama stratejileri soğutma etkisi sunduğundan klima tüketimini azaltmıştır. Bunu yeşil çatılar ve güneş paneli çatılar izledi. Beyaz çatılar, yeşil çatılar ve güneş paneli çatıları kullanıldığında enerji talebi sırasıyla %16,6, %14,0 ve %7,6 oranında azaldı2.
Kotamarthi, “Bu çalışma, Chicago bölgesindeki farklı çatı kaplama seçeneklerinin iklim üzerindeki etkilerini karşılaştırarak önemli bir boşluğu dolduruyor.” dedi. “Bu bilgiyi kullanarak paydaşlara sürdürülebilir kalkınma yaklaşımlarına rehberlik etmek, yaz aylarında soğutma enerjisi talebini azaltmak ve uzun vadede sera gazı emisyonlarını en aza indirgemek için yardımcı olabiliriz.” diye ekledi.
Çalışmada ayrıca, beyaz çatıların büyük ölçekli dağıtımının soğutma etkileri ve soğutma enerjisi tasarrufu açısından en iyi potansiyeli gösterdiği belirtildi. Beyaz çatıların diğer iki teknolojiye göre maliyeti daha düşük olduğu ve ilave su gerektirmediği vurgulandı. Ancak yeşil çatıların da yağmur suyu yüklerini yönetmede yardımcı olabileceği ifade edildi.
Araştırma ekibi, çalışmanın sonuçlarının CROCUS topluluklarının hafifletme seçeneklerini planlamasına ve test etmesine yardımcı olacağını söyledi. Ayrıca ekip, modelin çözünürlüğünü sokak ölçeğine kadar geliştirmek istiyor. Kotamarthi, bunun evler ve sokaklar arasındaki farklılıkları görmelerine ve bir ağaç dikilirse yakındaki binayı ve kaldırımı ne kadar soğutacağı gibi soruların yanıtlanmasına yardımcı olacağını belirtti.
Araştırma ekibi, yeşil bir çatının nasıl temsil edildiğini geliştirmek için yüzey ve bina seviyelerinde ölçümler alarak yeşil çatıları daha iyi anlamaya çalışacaklarını da sözlerine ekledi1.
Kaynaklar
- https://techxplore.com/news/2023-09-roof-material-cool-air-energy.html
- Tan, H., Kotamarthi, R., Wang, J., Qian, Y., & Chakraborty, T. C. (2023). Impact of different roofing mitigation strategies on near-surface temperature and energy consumption over the Chicago metropolitan area during a heatwave event. Science of The Total Environment, 860, 160508.