Pionowa fotowoltaika na zielonych dachach. Jak przygotować budynki na wymagania EPBD

W związku z wprowadzeniem dyrektywy EPBD instalacje wykorzystujące energię słoneczną zaczną stawać się standardem w kolejnych grupach europejskich budynków. Dla wielu deweloperów i właścicieli nieruchomości problemem nie będzie jednak sama decyzja o montażu fotowoltaiki, lecz znalezienie rozwiązania, które nie przeciąży konstrukcji, zmieści się pomiędzy urządzeniami technicznymi i pozwoli zachować istniejący zielony dach. Odpowiedzią na te ograniczenia mogą być lekkie, pionowe moduły fotowoltaiczne – moduły bifacjalne, dla wzmocnienia efektu środowiskowego montowane na zielonych dachach.

Fotowoltaika obowiązkowa od 2027 roku – co naprawdę wprowadza EPBD?

Przekształcona dyrektywa w sprawie charakterystyki energetycznej budynków – EPBD, czyli dyrektywa (UE) 2024/1275. Jej art. 10 zobowiązuje państwa członkowskie do stopniowego zapewnienia odpowiednich instalacji energii słonecznej na określonych kategoriach budynków, pod warunkiem że będzie to technicznie odpowiednie oraz ekonomicznie i funkcjonalnie wykonalne. Szczegółowe zasady stosowania tych obowiązków mają zostać określone na poziomie krajowym.

Pierwszy istotny termin upływa 31 grudnia 2026 roku. Do tego czasu wymagania mają objąć nowe budynki publiczne i niemieszkalne o powierzchni użytkowej większej niż 250 m². Kolejny etap przypada na 31 grudnia 2027 roku i obejmuje między innymi istniejące budynki publiczne o powierzchni powyżej 2000 m², a także istniejące budynki niemieszkalne o powierzchni przekraczającej 500 m², jeżeli przechodzą gruntowną renowację albo prace wymagające pozwolenia administracyjnego, na przykład dotyczące dachu lub instalacji technicznych budynku.

Równocześnie nowe budynki, dla których wniosek o pozwolenie na budowę składany jest po 29 maja 2026 roku, powinny być projektowane w sposób optymalizujący ich potencjał do produkcji energii słonecznej. Komisja Europejska wskazuje tu między innymi odpowiednią nośność konstrukcji, orientację budynku oraz przemyślany projekt dachu i elewacji. Celem jest umożliwienie późniejszego montażu instalacji bez kosztownych zmian konstrukcyjnych.

Dach nie zawsze jest pustą powierzchnią

Na papierze płaski dach centrum handlowego, biurowca, szkoły czy hali magazynowej może wyglądać jak idealne miejsce na fotowoltaikę. W praktyce znaczną część powierzchni zajmują centrale wentylacyjne, świetliki, instalacje chłodnicze, drogi serwisowe, elementy odwodnienia oraz strefy wymagane ze względów przeciwpożarowych.

Dodatkowym ograniczeniem może być nośność starszej konstrukcji. Klasyczne instalacje na dachach płaskich często wymagają konstrukcji wsporczej i balastu zabezpieczającego moduły przed działaniem wiatru. W przypadku budynków z niewielką rezerwą obciążenia może to oznaczać konieczność wykonania kosztownych wzmocnień albo całkowitą rezygnację z projektu.

Jeszcze bardziej złożona sytuacja występuje na dachach zielonych. Tradycyjne moduły ustawione pod kątem mogą (jeśli nie jest to w odpowiedni sposób zaprojektowane) ograniczać roślinom dostęp do światła i opadów, utrudniać pielęgnację oraz zmniejszać powierzchnię biologicznie czynną. Unijne wytyczne wdrażania EPBD wyraźnie wskazują, że krajowe kryteria powinny uwzględniać integralność konstrukcji, istniejące dachy zielone oraz izolację dachu. Oznacza to, że fotowoltaika nie powinna być projektowana w oderwaniu od pozostałych funkcji budynku.

Pionowe i lekkie moduły zamiast ciężkiego balastu

System pionowych modułów bifacjalnych, czyli produkujących energię po obu stronach, przeznaczony jest przede wszystkim do dachów płaskich i dachów zielonych.

Według danych producenta system waży około 12 kg/m² i może być instalowany bez ciężkiego balastu oraz bez wykonywania przebić w pokryciu dachowym. Ogranicza to dodatkowe obciążenie konstrukcji oraz ryzyko ingerencji w hydroizolację. W efekcie fotowoltaika może stać się możliwa również na dachach, które wcześniej uznawano za zbyt słabe dla konwencjonalnej instalacji. Każdy projekt nadal wymaga oczywiście indywidualnej analizy statycznej i obliczeń obciążenia wiatrem.

Niewielka masa systemu może ograniczyć potrzebę wzmacniania konstrukcji, a prefabrykacja upraszcza logistykę i prace montażowe. Producent deklaruje mechaniczny czas instalacji wynoszący około 15 minut na 1 kWp, przy czym rzeczywisty czas realizacji zależy od geometrii dachu, sposobu prowadzenia przewodów, warunków pogodowych i wymagań konkretnego obiektu.

Fotowoltaika i zielony dach nie muszą ze sobą konkurować

Najważniejszą cechą pionowych modułów fotowoltaicznych w kontekście zielonej infrastruktury jest możliwość zachowania podstawowych funkcji biologicznych dachu. Ustawione w rzędach panele zajmują niewielką część powierzchni gruntu, dzięki czemu opady i światło bez ograniczeń docierają do roślin. Odstępy między rzędami ułatwiają pielęgnację zieleni, kontrolę odpływów oraz przeglądy pokrycia dachowego.

System można również dołożyć do istniejącego dachu zielonego bez usuwania całej roślinności. Jest to istotna korzyść przy modernizacji budynków, ponieważ pozwala zachować retencję wód opadowych, efekt chłodzący, powierzchnię biologicznie czynną i siedliska dla owadów, a jednocześnie rozpocząć lokalną produkcję energii.

Częściowe zacienienie może ponadto ograniczać przesuszanie roślin i przegrzewanie podłoża. W określonych warunkach temperatura powierzchni zielonego dachu może być niższa nawet o 10°C, a chłodniejsze otoczenie modułów może zwiększyć uzysk energii nawet o 17%. Są to wartości deklarowane przez producenta i powinny być każdorazowo weryfikowane dla lokalnego klimatu, typu roślinności, albedo podłoża i projektu instalacji.

Energia rano i po południu zamiast jednego południowego szczytu

Typowa instalacja skierowana na południe osiąga najwyższą moc w środku dnia. Pionowe moduły bifacjalne ustawione w układzie wschód-zachód mają inny profil pracy: jedna strona intensywniej produkuje energię rano, a druga po południu i wieczorem.

Taki rozłożony w czasie profil może lepiej odpowiadać zużyciu energii w wielu szkołach, biurach, budynkach usługowych i mieszkalnych. Zwiększa szansę wykorzystania energii bezpośrednio w budynku, zamiast oddawania dużej nadwyżki do sieci w południe. W niektórych projektach może również ograniczyć pojemność magazynu energii potrzebną do zwiększenia autokonsumpcji.

Korzyść ta jest zbieżna z kierunkiem wskazywanym przez Komisję Europejską. W wytycznych do EPBD podkreślono, że orientacja wschód-zachód zapewnia inny profil generacji niż instalacje południowe, może ograniczać wprowadzanie energii do sieci w czasie południowego szczytu produkcji i pomagać w zmniejszaniu lokalnych przeciążeń.

Pionowe ustawienie jest korzystne także wtedy, gdy słońce znajduje się nisko nad horyzontem. Według producenta system dobrze pracuje w miesiącach zimowych, a pionowa powierzchnia jest mniej narażona na zaleganie śniegu, pyłu i innych zanieczyszczeń niż moduły ustawione niemal poziomo. Rzeczywisty efekt zależy jednak od lokalizacji, zacienienia i warunków pogodowych.

Więcej funkcji na jednym dachu

Wymagania EPBD nie oznaczają, że dach trzeba podporządkować wyłącznie produkcji energii. Przeciwnie – unijne wytyczne nakazują uwzględniać inne sposoby jego użytkowania, a jako rozwiązanie warte rozważenia wskazują łączenie instalacji solarnych z dachami zielonymi. Zieleń może ograniczać zapotrzebowanie budynku na chłodzenie i pomagać w utrzymywaniu niższej temperatury pracy modułów.

W tym kontekście pionowa fotowoltaika może przynieść właścicielom i deweloperom kilka równoległych korzyści: mniejsze obciążenie konstrukcji, brak ciężkiego balastu i penetracji pokrycia, możliwość modernizacji istniejącego zielonego dachu, łatwiejszy dostęp serwisowy oraz produkcję energii lepiej rozłożoną w ciągu dnia. Najważniejsze jest jednak to, że inwestor nie musi wybierać pomiędzy zielenią a energią odnawialną.

Sam wybór określonego systemu nie gwarantuje automatycznie spełnienia wymagań EPBD. Projekt powinien uwzględniać krajowe przepisy wdrażające dyrektywę, analizę nośności i wiatru, ochronę przeciwpożarową, odwodnienie, gwarancję pokrycia dachowego, wysokość roślin oraz prognozę produkcji zestawioną z profilem zużycia energii w budynku. EPBD pozostawia państwom członkowskim określenie praktycznych kryteriów, a obowiązek dotyczy instalacji technicznie odpowiednich oraz ekonomicznie i funkcjonalnie wykonalnych.

Pionowe moduły nie są więc rozwiązaniem dla każdego dachu, ale mogą otworzyć drogę do fotowoltaiki tam, gdzie standardowy system okazuje się za ciężki, zajmuje zbyt dużo miejsca albo koliduje z zieloną infrastrukturą. W obliczu nadchodzących terminów EPBD właśnie takie wielofunkcyjne podejście do dachów może przesądzić o powodzeniu wielu modernizacji.

Więcej informacji na: https://dachyzielone.net/oferta/fotowoltaika-pionowa-na-zielonym-dachu/

Zobacz też:

Zielone dachy a Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/1275 z dnia 24 kwietnia 2024 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków

Dyrektywa EPBD – Co stracimy, jeśli dachy miast pokryjemy wyłącznie fotowoltaiką?