Dachy pokryte roślinami zwiększają wydajność fotowoltaiki

• Połączenie paneli fotowoltaicznych z zielonymi dachami przynosi korzyści – zwiększa wydajność paneli, poprawia bilans cieplny budynku i wspiera retencję wody.
• Badania z Uniwersytetu Lublańskiego wykazały, że roślinność pod panelami jest chłodniejsza nawet o kilka stopni, co poprawia efektywność chłodzenia i zwiększa produkcję energii.
• Wyzwania obejmują optymalizację rozmieszczenia paneli i uwzględnienie promieniowania długofalowego, co pozwoli na lepsze wykorzystanie potencjału zarówno fotowoltaiki, jak i zielonych dachów w miastach.

Zielone dachy i panele słoneczne – duet idealny?

Coraz więcej miast boryka się z problemem miejskich wysp ciepła, smogu i nieefektywnego gospodarowania wodą. W tym kontekście zielone dachy zyskują na popularności jako rozwiązanie sprzyjające retencji wody, poprawie jakości powietrza i redukcji temperatury w miastach. Z kolei fotowoltaika stanowi kluczowy element przejścia na odnawialne źródła energii. Czy połączenie tych dwóch technologii może przynieść podwójne korzyści? Okazuje się, że tak – ale nie tylko w kontekście zwiększenia wydajności paneli. Najnowsze badania wskazują, że panele słoneczne wpływają również na mikroklimat zielonych dachów, zmieniając bilans energetyczny i procesy parowania.

Jak panele fotowoltaiczne zmieniają bilans energetyczny zielonych dachów?

Zielone dachy od lat uznawane są za rozwiązanie przyjazne środowisku. Poprawiają jakość powietrza, zmniejszają temperaturę otoczenia i zwiększają retencję wody deszczowej. Jednak wprowadzenie paneli fotowoltaicznych na takie dachy zmienia ich funkcjonowanie. Kluczowe znaczenie ma tu promieniowanie długofalowe – często pomijany czynnik w analizach energetycznych. Jak wykazały badania, panele słoneczne mogą generować różnice dochodzące do 100 W/m² w promieniowaniu długofalowym w porównaniu do powierzchni nieosłoniętej. Dzieje się tak, ponieważ panele blokują część promieniowania nieba, ale jednocześnie same emitują ciepło.

Wpływa to bezpośrednio na temperaturę powierzchni dachu. Roślinność pod panelami jest chłodniejsza nawet o kilka stopni Celsjusza, co zmienia tempo parowania i bilans wodny zielonego dachu. Badania naukowców z Uniwersytet Lublańskiego w Słowenii wykazały, że jeśli nie uwzględni się promieniowania długofalowego emitowanego przez panele, szacowana ilość odparowanej wody może być zaniżona nawet o 18%.

Jak to wpływa na efektywność systemu?

Zielone dachy mają naturalną zdolność chłodzenia otoczenia dzięki zjawisku ewapotranspiracji – połączenia parowania wody z powierzchni roślin i transpiracji przez ich liście. Chłodniejsze środowisko sprawia, że temperatura paneli fotowoltaicznych spada, co przekłada się na ich wyższą wydajność. W eksperymentach wykazano, że temperatura paneli montowanych nad zielonym dachem była o około 2°C niższa niż w przypadku tradycyjnych instalacji na dachach pokrytych betonem lub żwirem. To oznacza wzrost produkcji energii nawet o kilka procent.

Z drugiej strony, obecność paneli wpływa na ilość światła docierającego do roślin. Okazuje się jednak, że odpowiednia wysokość montażu może zminimalizować negatywne skutki i jednocześnie zwiększyć produkcję biomasy roślinnej o niemal 50%. Oznacza to, że odpowiednie rozmieszczenie paneli może pozwolić na optymalne wykorzystanie zarówno energii słonecznej, jak i potencjału roślinnego zielonego dachu.

Wyzwania i przyszłość zielonych dachów z fotowoltaiką

Choć korzyści z integracji paneli fotowoltaicznych z zielonymi dachami są obiecujące, istnieją również wyzwania. Jednym z kluczowych aspektów jest odpowiednie modelowanie strumieni energii, aby dokładnie oszacować wpływ systemu na lokalny mikroklimat. Dotychczasowe badania pokazały, że wiele wcześniejszych analiz nie uwzględniało kluczowych czynników, takich jak promieniowanie długofalowe czy różnice w temperaturze powierzchni dachu.

Dalsze badania powinny uwzględnić różne warunki klimatyczne i typy roślinności, aby opracować optymalne konfiguracje dla różnych regionów. Ponadto, coraz większe zainteresowanie budzą rozwiązania hybrydowe, takie jak przezroczyste panele fotowoltaiczne, które mogą dodatkowo zwiększyć przepuszczalność światła dla roślin.

Źróła: pv-magazine.com, sciencedirect.com