Kurs:Mathematische Modellbildung/Themen/Klimawandel/Albedodächer

Allgemein

Dank des sogenannten Albedo-Effekts reflektieren weiße Flächen die Strahlung der Sonne zurück ins All. Dunkle Dachflächen dagegen absorbieren die auftreffende Sonnenenergie und heizen sich auf. Somit könnten weiße Dächer auch das Aufheizen der Städte verlangsamen. ^[1]

Datei:Albedoeffekt.jpg

Albedoeffekt

Der Maßstab

Dächer machen 40% der horizontalen Flächen in Städten aus.^[2]
Städte selbst machen 1% (1,5 Mio. km²) der Landflächen dieser Erde aus, welche ca. 30% (150 Mio. km²) der Gesamten Fläche der Erde (510 Mio. km²) ausmachen
Die Fläche an Dächern, welche man weiß färben könnte beträgt somit 600.000 km^2

Die Rechnung

Die Kosten dafür betragen 300 Mrd.$/Jahr
Das Dachalbedo würde sich damit um 0,6 erhöhen
Die Temperatur in Städten würde dadurch um 0,72-3°C sinken
Man muss jedoch nicht die gesamten Flächen streichen
z.B. wäre auch jedes sechste Dach möglich (-> Eine Reduktion des durchschnittlichen Dach-Albedos um 0,1)
Eine Erhöhung des Albedos um 0,1 würde somit die Stadttemperatur um 0,12-0,5°C senken und 50 Mia.$/Jahr kosten

Jahreszeit

Zu jeder Jahreszeit senkt eine Albedo Erhöhung um 0,1 die Stadttemperatur im Schnitt um 0,12-0,5°C
Die Durchschnittssonnenscheindauer beträgt in der kälteren Jahreshälfte ca. 2.5 Stunden pro Tag
In der wärmeren Jahreshälfte sind es ca. 6,5 Stunden pro Tag (Jahresdurchschnitt 4.5)
In Sommermonaten scheint die Sonne somit 13/9 mal häufiger, hier gerundet auf 1,5 mal
Eine Erhöhung des Albedos um 0,1 würde die Stadttemperatur in der wärmeren Jahreshälfte um 0,18-0,75°C senken und 50 Mia.$/Jahr kosten

Möglichkeiten der Temperaturreduktion

Eine Temperaturreduktion in allen Städten um 0,1°C würde somit zwischen 10 und 42 Mia.$/Jahr kosten
Eine Temperaturreduktion in allen Städten um 0,1°C in der wärmeren Jahreshälfte würde somit zwischen 6,6 und 28 Mia.$/Jahr kosten
Mit dieser Methode kann man die Temperatur zwischen 0 und 4.5°C in der wärmeren Jahreshälfte absenken
Pro Quadratmeter Stadtfläche betragen die Kosten für eine Temperaturreduktion um 0,1°C in der wärmeren Jahreshälfte 0,0044-0,0187$
Pro Quadratmeter Dachfläche käme man für 0,1°C Temperaturreduktion in der warmen Jahreshälfte auf Kosten von 0,011-0,047$^[3]

Beispielstadt mit der Fläche Landaus

Eine Stadt von der Fläche Landaus hätte somit Kosten in der Höhe von 8.3 Mio.$/Jahr zu stemmen um den Dachalbedo um 0.6 zu erhöhen
Auf die wärmere Jahreshälfte gerechnet wären das bei einer durchschnittlichen Stadt 1,08 bis 4,5°C Temperaturreduktion

Temperaturreduktion

Es ergibt sich durch das streichen der Dächer mit weißer Farbe eine Temperaturreduktion von 4,5 [°C]:

Es ergeben sich folgende Kosten [Euro/qm]:

Minimum:0,17
Maximum:0,19

Aus den zuvor berechneten Daten ergeben sich folgende Kosten für die Streichung von 1qm Dach zur Temperaturreduktion von 1°C:

Es wird davon Ausgegangen, dass die Dächer durch ständiges säubern und neu streichen, fortlaufende Kosten verursachen werden:

Kosten pro Jahr:

Minimum: 0,038

Maximum: 0,042

Wiki2Reveal Foliensatz

Einzelnachweise

[1] ttps://www.innovations-report.de/fachgebiete/architektur-bauwesen/weisse-klimaschutz-daecher-reflektieren-waerme-199221/#:~:text=Dank%20des%20sogenannten%20Albedo%2DEffekts,Sonnenenergie%20und%20heizen%20sich%20auf.&text=wei%C3%9Fe%20D%C3%A4cher%20oder%20erneuerbare%20Energien%E2%80%9C%2C%20erl%C3%A4utert%20Prof.

[2] ttps://www.dwd.de/SharedDocs/broschueren/DE/klima/urbane_raeume_nachhaltig_gestalten.pdf?__blob=publicationFile&v=5

[3] ttps://www.spektrum.de/news/weisse-staedte-kompensieren-kohlendioxidemissionen/1040063

[1]

[2]

[3]