Fotowoltaika na zielonych dachach
Fotowoltaika na zielonych dachach to rozwiązanie korzystne pod względem ekonomicznym i ekologicznym.
W odpowiedzi na potrzebę prowadzenia działań ochrony klimatu i adaptacji do zmian, które już zaszły w środowisku zostały opracowane rozwiązania techniczne, które pozwalają na zastosowanie ogniw fotowoltaicznych na zielonych dachach.
Warto podkreślić, że jeśli inwestor chce wykorzystać dach i zapewnić dodatkową funkcję na tej powierzchni w postaci ogniw fotowoltaicznych czy dachu zielonego, to nie musi wybierać pomiędzy tymi rozwiązaniami. Zazielenianie dachów oraz instalacje PV mogą być łączone, zwłaszcza na dachach płaskich.
Zastosowanie zielonego dachu pozwala osiągnąć liczne korzyści ekologiczne:
- retencjonowanie wody opadowej i opóźnianie jej spływu do kanalizacji (odciążanie kanalizacji w czasie intensywnych opadów);
- niwelowanie negatywnych skutków miejskiej wyspy ciepła;
- poprawa bioróżnorodności w miastach (dodatkowe miejsca dla roślinności, ptaków, owadów),
- ograniczenie energochłonności budynków (dachy zielone stanowią izolację termiczną budynków, co powoduje, że poprawiają ich efektywność energetyczną i zmniejszają zapotrzebowanie na ogrzewania zimą i chłodzenie latem);
- oczyszczanie powietrza;
- produkcja tlenu;
- redukcja hałasu;
- dachy zielone są uznawane za rozwiązanie, które jest pomocne w procesach adaptacji do zmian klimatu w miastach i ochrony klimatu przed dalszymi zmianami (mitygacja).
Stosując ogniwa fotowoltaiczne na zielonych dachach uzyskujemy efekt synergii, ponieważ połączenie paneli PV i dachu zielonego poprawia efektywność samej instalacji solarnej.
Dachy biosolarne a dachy zielone solarne
Fotowoltaika na zielonych dachach to różne rozwiązania. Warto rozróżnić dach biosolarny i dach zielony solarny.
Dach zielony biosolarny to zielony dach zintegrowany z systemem do montażu paneli fotowoltaicznych, gdzie dach zielony pełni rolę balastu i bez niego konstrukcja nośna pod PV nie może poprawnie funkcjonować.
Natomiast dach zielony solarny to każdy zielony dach, na którym dodatkowo zostały umieszczone panele PV, przy czym dach zielony nie stanowi balastu, ani nie jest zintegrowany z systemem nośnym paneli fotowoltaicznych.
Korzyści wynikające z zastosowania fotowoltaiki na zielonym dachu
Stosując fotowoltaikę na zielonych dachach można uzyskać wszystkie korzyści ekologiczne wynikające z zazieleniania dachów oraz stosowania paneli fotowoltaicznych (jako odnawialnego źródła energii), a dodatkowo zapewnić efekt synergii wynikający z połączenia obu tych technologii.
Zastosowanie paneli fotowoltaicznych na dachu obsadzonym roślinnością podnosi efektywność działania instalacji solarnych.
Fotowoltaika na zielonych dachach działa bardziej wydajnie ze względu na efekt synergii przy wytwarzaniu prądu – stosunkowo niska temperatura powierzchni zazielenionej (w porównaniu z dachami tradycyjnymi) prowadzi do mniejszego nagrzewania modułów fotowoltaicznych, co poprawia ich sprawność.
Ponieważ rośliny na zielonym dachu pochłaniają zanieczyszczenia, panele PV nie są tak bardzo zanieczyszczone jak na tradycyjnym dachu.
Jeśli panele fotowoltaiczne zamontujemy na dachu zielonym, to dzięki roślinom będziemy mieć też mniejsze ryzyko pożaru.
Montaż instalacji solarnej na dachu zielonym powoduje zróżnicowanie naświetlenia roślin i wilgotności podłoża, co prowadzi do występowania różnorodnych warunków siedliskowych.
Stosując fotowoltaikę na zielonych dachach stworzymy inne warunki siedliskowe niż na standardowych dachach zielonych (strefy częściowo zacienione i z większą ilością wody). Pod panelami jest cień, przy panelach od strony dolnej krawędzi jest więcej wody niż na całym dachu i mogą się tam utrzymywać rośliny, które się naturalnie wsiały na dach, powstają też dobre warunki dla stawonogów.
Dach zielony z fotowoltaiką przykłady realizacji
Na całym świecie istnieje wiele obiektów, które łączą dachy zielone z produkcją energii słonecznej. Jako przykłady z Londynu można podać dach Olympic Park Media Center lub Standard Chartered Bank. W Szwajcarii jest np. dach biosolarny na Messe Hall w Bazylei. W Niemczech wiele dachów zielonych połączonych z panelami słonecznymi znajduje się we Fryburgu i innych częściach kraju. Dachy biosolarne występują również w Holandii, Francji i Austrii.
Dach biosolarny pokazany na poniższym zdjęciu powstał jako jeden z pierwszych na terenie Polski, w roku 2020 na hali magazynowo-biurowej pod Krakowem.
Ten dach biosolarny został zazieleniony poprzez rozrzucenie pociętych pędów rozchodników, które się ukorzeniły. Z czasem wsiały się też rośliny z okolicy (obiekt jest na obrzeżach Krakowa), co pozwoliło uzyskać większą różnorodność biologiczną na tym dachu.
Obecnie w większości na tym dachu biosolarnym rosną rośliny odporne na suszę i duże nasłonecznienie, czyli rozchodniki, co pozwala oszczędzać koszty pielęgnacji i zasoby naturalne (dach nie jest podlewany).
Zastosowanie rozchodników na dachu zielonym z fotowoltaiką jest też odpowiednie ze względu na poprawne działanie instalacji PV, ponieważ zastosowane gatunki sedum to rośliny stosunkowo niskie, które nie zasłaniają paneli.
System zielonego dachu jest zintegrowany z systemem do montażu paneli fotowoltaicznych, więc jest to dach biosolarny.
Jak zrobić zielony dach z fotowoltaiką
Jeśli chodzi o technikę montażu instalacji fotowoltaicznych na dachach, to mogą one być mocowane z naruszeniem warstw izolacji wodochronnej lub bez konieczności przechodzenia przez powłokę tej izolacji.
W przypadku dachów biosolarnych moduły fotowoltaiczne montowane są bez ingerencji w powłokę dachową i nie są kotwione do konstrukcji stropu, a ciężar warstw dachu zielonego pełni rolę kotwiącą, balastującą i stabilizującą dla instalacji fotowoltaicznej.
Należy przy tym przestrzegać wymogów statycznych w odniesieniu do obciążenia wiatrem, a także obciążenia konstrukcji budynku.
Instalacje fotowoltaiczne i dach zielony wymagają konserwacji i pielęgnacji, dlatego należy zastosować ścieżki serwisowe i elementy zabezpieczenia przed upadkiem z wysokości. Należy także zapewnić wystarczający odstęp od krawędzi dachu i odstęp rzędów modułów od siebie. Kable i inne elementy należące do instalacji solarnej należy montować tak, aby nie utrudniały konserwacji i pielęgnacji dachu zielonego.
Aby uzyskać odpowiednią ilość światła dla roślin, także światła rozproszonego, należy dopasować odstęp rzędów modułów między sobą, głębokość modułów lub transparencję rzędów modułów do roślinności.
Jest kilka innych ważnych kwestii, na które warto zwracać uwagę projektując dach, który będzie połączeniem dachu zielonego i paneli fotowoltaicznych.
Kluczowa jest bliska współpraca pomiędzy inwestorem, architektem, dostawcą technologii dachów zielonych oraz dostawcą ogniw fotowoltaicznych, a także firmą wykonawczą.
Od dostawcy technologii dachów biosolarnych możemy oczekiwać skonsultowania projektu, zwłaszcza układu rozmieszczenia na dachu zielonym ogniw fotowoltaicznych w takich odstępach, aby zapewnić roślinom odpowiednie warunki.
Należy zachować wystarczający odstęp dolnej krawędzi modułów od podłoża w zależności od wysokości roślinności. Odstęp minimalny przy zazielenieniu w uprawie ekstensywnej powinien wynosić 20 cm i może być większy, w zależności od wysokości przewidzianych w projekcie roślin.
Ważna jest także antykorzenność izolacji wodochronnej oraz obciążenie konstrukcyjne budynków.
Wyniki badań dotyczących fotowoltaiki na zielonych dachach
Badania dr Petera Irgi z University of Technology Sydney w Australii (Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project), który porównywał wydajność systemów fotowoltaicznych na dwóch dachach na biurowcach zlokalizowanych obok siebie w centrum Sydney: instalację PV na tradycyjnym dachu oraz połączenie dachu zielonego z fotowoltaiką.
Wyniki badań potwierdziły liczne zalety dachów, gdzie połączono fotowoltaikę i dach zielony:
- w ciągu ośmiu miesięcy instalacja fotowoltaiczna z zielonym dachem wykazała o 3,6% większą wydajność niż instalacja bez zielonego dachu,
- 20°C mniej – tyle miał zielony dach w porównaniu z dachem budynku bez zieleni,
- podczas całego eksperymentu zielony dach pochłonął prawie 9 ton gazów cieplarnianych,
- poprawa bioróżnorodności – na dachu zamieszkały licznie owady oraz zaczęły pojawiać się ptaki,
- zielony dach znacznie zmniejszył odpływ wody deszczowej,
- 69 MWh energii elektrycznej wyprodukowano na zielonym dachu w porównaniu z 59,5 MWh na drugim dachu (bez roślin)
Warto też przywołać wyniki badań prowadzonych na terenie Europy, w Berlinie, w wyniku których stwierdzono, że wydajność energetyczna systemu fotowoltaicznego na ekstensywnym zielonym dachu obsadzonym rozchodnikami wykazała wzrost o około 6% w porównaniu do dachu bitumicznego (KÖHLER, M., WIARTALLA, W. & FEIGE, R., 2007: Interaction between PV-Systems and extensive green roofs. Session 3.3: Energy and Thermal Performance at the Fifth Annual Greening Rooftops for Sustainable).
Autor: Piotr Wolański, APK Dachy Zielone
Zobacz też:
