Obecnie wiele mówi się na temat zagospodarowania przestrznnego w kontekście zmian klimatycznych. Samorządy muszą ograniczać zanieczyszczenie powietrza, przeciwstawiać się skutkom suszy i stopniowo przeprowadzać transformację energetyczną. Jednocześnie przestrzeń miejska jest ograniczona i konieczne jest jej efektywne wykorzystanie. Dachy są idealnym miejscem do zlokalizowania instalacji fotowoltaicznej. W niektórych przypadkach montaż systemu fotowoltaicznego jest wymagany aby spełnić standardy efektywności energetycznej budynku. Jednocześnie wprowadzenie na dachy roślinności jest postrzegane jako obiecujące rozwiązanie w kwestii zmniejszenia zużycia energii do chłodzenia budynku, ograniczenie hałasu i zanieczyszczeń powietrza przy jednoczesnym zwiększeniu różnorodności biologicznej. Okazuje się, że połączenie tych dwóch systemów - instalacji fotowoltaicznych i dachów porośniętych roślinnością jest korzystne dla wszystkich.   

Czym są dachy BGR?

Dachy, na których retencjonuje się wodę i wykorzystuje się ją do nawadniania upraw nazywane są niebiesko-zielonymi (BGR). Według badaczy z holenderskiego Water Research Institute takie systemy mogą efektywnie schładzać instalacje fotowoltaiczne poprzez obniżenie temperatury powierzchni dachu. Na zielonych dachach rosną rośliny, które wykorzystują ewapotranspirację do chłodzenia otoczenia, co pozytywnie wpływa na wydajność elektrowni fotowoltaicznej. Nie ma wielu badań opisujących to zjawisko. Dodatkowo zazwyczaj skupiają się one na porównywaniu pojedynczych ogniw. Dlatego też holenderscy naukowcy przeprowadzili testy dwóch dużych systemów fotowoltaicznych, które znajdują się na dachach bliźniaczo podobnych budynków mieszkalnych w Amsterdamie. Jeden z obiektów jest wyposażony w system tzw. “mokrego dachu”, co oznacza użycie roślin oraz gleby i mikrobów charakterystycznych dla terenów podmokłych, które służą do poprawy jakości wody. Nawadnianie uprawy w tym budynku odbywa się przy użyciu szarej wody pochodzącej z pryszniców.

Tego typu dach został również wyposażony w zaawansowany system retencji deszczówki oraz nawadnianie kapilarne i wyścielony podłożem o grubości 6 cm. Drugi budynek nie posiada “mokrego” dachu, tylko zwykłe, bitumiczne pokrycie. Wydajność chłodzenia w przypadku dachu niebiesko-zielonego została porównana z budynkiem posiadającym bitumiczne pokrycie za pomocą czujników temperatury. Na obu dachach zainstalowano instalacje o mocy 23,7 kW, z czego każda składa się z 62 paneli firmy JinkoSolar. Moduły zostały ustawione w pozycji poziomej i skierowane na południe pod kątem 20° względem podłoża. Naukowcy wykluczyli z badania panele znajdujące się najbliżej krawędzi dachu, gdyż większy wpływ na ich działanie mógłby mieć wiatr, aniżeli sama roślinność. Testy obu instalacji trwały od czerwca do października 2022 roku.

Wiele korzyści w jednym

Podczas badań wykazano, że gdy temperatury zewnętrzne przekraczały 10°C, instalacja na dachu BGR pracowała z większą wydajnością. Przy dobrym natężeniu promieniowania sprawność systemu na dachu niebiesko-zielonym była aż o 4,4% większa od wydajności systemu zlokalizowanego na dachu bitumicznym. Jednak wartości te mogą być większe, gdyż BGR był bardziej narażony na nagrzewanie się z racji swojego położenia. Był on skierowany na zachód. Natomiast dach bitumiczny był zorientowany na wschód i z racji sąsiedztwa wysokich budynków otrzymywał ona więcej cienia w godzinach porannych wiosną i jesienią. Dlatego też wyniki mogą być lekko zaburzone na korzyść dachu bez roślinności. Wyraźna różnica w nagrzewaniu się paneli jest widoczna dopiero wtedy, gdy temperatura powierzchni dachów różni się o co najmniej 4,64°C.

Jak podkreślają naukowcy, konieczne są dalsze badania, które wyjaśniłyby wpływ wiatru, albedo, różnych wysokości, na jakich znajdują się panele oraz samego rodzaju roślinności na sprawność instalacji. Jednak ogólnie rzecz biorąc, badacze wykazali, że niebiesko-zielony dach stwarza dogodne warunki zarówno do lepszego wykorzystania systemów fotowoltaicznych, jak do poprawy lokalnego bilansu wodnego i różnorodności biologicznej. Jest to więc rozwiązanie, które łączy w sobie wiele korzyści. 

Opracowano na podstawie: pv-magazine.com