Połączenie instalacji fotowoltaicznej i dachu zielonego jest korzystne ze względu na efekt synergii przy wytwarzaniu prądu. Stosunkowo niska temperatura powierzchni zazielenionej prowadzi do mniejszego nagrzewania modułów fotowoltaicznych, co poprawia ich efektywność.
TEKST PIOTR WOLAŃSKI
Korzyści ekologiczne wynikające ze stosowania dachów i tarasów zielonych są już dość powszechnie znane. Należą do nich: retencjonowanie wody opadowej, niwelowanie negatywnych skutków miejskiej wyspy ciepła, poprawa bioróżnorodności w miastach, ograniczenie energochłonności budynków (dachy zielone stanowią izolację termiczną budynków, co powoduje, że poprawiają ich efektywność energetyczną i zmniejszają zapotrzebowanie na ogrzewanie zimą i chłodzenie latem), oczyszczanie powietrza.
Dachy zielone są uznawane za rozwiązanie, które jest pomocne w procesach ochrony klimatu i adaptacji do zmian klimatycznych w miastach. Podobnie znane są zalety stosowania ogniw fotowoltaicznych, wykorzystujących odnawialną energię słoneczną, której nie może zabraknąć w przeciwieństwie do paliw kopalnych, które skończą się za kilkadziesiąt lat. Jest to również czyste źródło energii, ponieważ produkcja energii dzięki wykorzystaniu paneli fotowoltaicznych pozwala zredukować emisję dwutlenku węgla i zanieczyszczeń do atmosfery. Ten zrównoważony sposób na pozyskiwanie energii oznacza możliwość zaspokojenia potrzeb współczesnych pokoleń bez negatywnego wpływu na zmiany klimatyczne.
W odpowiedzi na potrzebę prowadzenia intensywnych działań ochrony klimatu i adaptacji do zmian klimatycznych, które już zaistniały, zostały opracowane rozwiązania techniczne, które pozwalają na użycie ogniw fotowoltaicznych na dachach zielonych. Stosując takie technologie można uzyskać wymienione powyżej korzyści, wynikające z zazieleniania dachów oraz stosowania paneli fotowoltaicznych (jako odnawialnego źródła energii) oraz dodatkowo zapewnić efekt synergii wynikający z ich połączenia.
WYTYCZNE DO INSTALACJI FOTOWOLTAICZNYCH
Na początku 2021 roku ukazało się drugie, zaktualizowane, polskojęzyczne wydanie „Wytycznych dla dachów zielonych. Wytycznych do projektowania, wykonywania i utrzymywania dachów zielonych”. Znajdziemy w nich potwierdzenie tego, że zazielenianie dachów i instalacje fotowoltaiczne mogą być łączone, zwłaszcza na dachach płaskich. Jest to korzystne ze względu na efekt synergii przy wytwarzaniu prądu – stosunkowo niska temperatura powierzchni zazielenionej (w porównaniu do dachów tradycyjnych) prowadzi do mniejszego nagrzewania modułów fotowoltaicznych, co poprawia sprawność takich modułów.
Dachy zielone nie nagrzewają się w takim stopniu jak tradycyjne. Badania prowadzone w Nowym Jorku, Rosenzweig i inych (2006) wykazały, że w upalne letnie popołudnie temperatura powierzchni dachu standardowego może być nawet o 40°C wyższa od temperatury powierzchni dachu zielonego. Średnio (pomiary prowadzone w lipcu 2003) temperatura powierzchni dachu standardowego była wyższa o 19°C w ciągu dnia i niższa o 8°C nocą od powierzchni dachu zielonego. „Wytyczne dla dachów zielonych” zwracają też uwagę, że przy planowaniu instalacji fotowoltaicznych należy uwzględnić to, że moduły nie mogą być zacieniane przez rośliny.
Ograniczenia przy połączeniu instalacji PV i zazielenienia dachów mogą występować na przykład przez zacienienie zazielenienia przy ułożonych płasko i blisko obok siebie rzędach modułów fotowoltaicznych. W tym zakresie należy zachować wystarczający odstęp dolnej krawędzi modułów od podłoża w zależności od wysokości roślinności. Odstęp minimalny przy zazielenieniu ekstensywnym o niskim wzroście powinien wynosić 20 cm i może być większy, w zależności od tego, jakie rośliny zostaną zastosowane.
Jeśli chodzi o technikę montażu instalacji PV, to mogą one być mocowane z przejściem lub bez przejścia przez powłokę izolacji wodochronnej. Jeżeli są montowane bez ingerencji w powłokę dachową, to ciężar warstw dachu zielonego może pełnić rolę balastującą i stabilizującą dla instalacji fotowoltaicznej. Należy przy tym przestrzegać wymogów statycznych w odniesieniu do obciążenia wiatrem, a także obciążenia konstrukcji budynku.
Ramy mogą być stosowane do montażu modułów fotowoltaicznych o nachyleniu 10º, 15º lub 20º. Moduły można montować zarówno w pionie, jak i w poziomie. Instalacje fotowoltaiczne i dach zielony wymagają regularnej 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 fotowoltaicznej należy montować tak, aby nie utrudniały one konserwacji i pielęgnacji (na przykład przycinania roślin) dachu zielonego. Przez instalacje PV na dachu ze względu na różne naświetlenie i właściwości wilgotności występują zmienne warunki lokalizacyjne. Może to też przyczyniać się do zwiększenia bioróżnorodności na dachach, czyli zwiększenia różnorodności występujących tam gatunków flory i fauny.
Aby zapewnić wystarczające padanie światła, także światła rozproszonego, należy dopasować odstęp rzędów modułów między sobą, głębokość modułów lub transparencję rzędów modułów do zaplanowanej roślinności.
Zastosowanie paneli fotowoltaicznych na dachu zielonym prowadzi do zróżnicowania warunków wilgotnościowych, jakie mają rośliny. Instalacje fotowoltaiczne wytwarzają z jednej strony cień opadowy, a z drugiej strony na krawędzi przedniej modułów woda opadowa spływa, co powoduje, że znajdujące się pod spodem rośliny mają bardziej wilgotną lokalizację. Należy to wziąć pod uwagę projektując dach i planując prace pielęgnacyjne.
OKIEM PRAKTYKA
Istnieją już sprawdzone rozwiązania, pozwalające na zastosowanie ogniw fotowoltaicznych na dachach zielonych. Jest kilka ważnych kwestii, na które warto zwracać uwagę projektując dach, który będzie połączeniem dachu zielonego i paneli PV. Kluczowa jest bliska współpraca pomiędzy inwestorem, architektem, dostawcą technologii dachów zielonych oraz dostawcą ogniw fotowoltaicznych, a także firmą wykonawczą. Od dostawcy technologii do dachów biosolarnych możemy oczekiwać skonsultowania projektu, zwłaszcza układu rozmieszczenia ogniw fotowoltaicznych w takich odstępach, aby zapewnić roślinom odpowiednie warunki.
Ważna jest także antykorzenność izolacji wodochronnej oraz konstrukcyjne obciążenie budynków. Optymalnie byłoby w taki sposób zorganizować prace na budowie, żeby instalacja ogniw fotowoltaicznych nastąpiła po ukorzenieniu się roślin na dachu zielonym.
Zastosowanie ogniw fotowoltaicznych na dachu zielonym powinno się przełożyć na obniżenie kosztów ich konserwacji, ponieważ rośliny na dachu będą pochłaniać zanieczyszczenia znajdujące się w powietrzu, co oznacza mniejszą ilość pyłu oraz zanieczyszczeń osiadających na panelach fotowoltaicznych.
PRZYKŁADOWE REALIZACJE
Na całym świecie istnieje wiele dachów biosolarnych. Jako przykłady z Londynu można podać dach Olympic Park Media Center lub Standard Chartered Bank. W Szwajcarii jest dach biosolarny na Messe Hall w Bazylei. W Niemczech wiele dachów zielonych połączonych w panelami słonecznymi znajduje się we Fryburgu i innych częściach kraju.
Dachy biosolarne występują również w Austrii. We Francji prawo krajowe zachęca do budowy dachów zielonych i solarnych. W Polsce połączenie instalacji fotowoltaicznych z dachami zielonymi możemy znaleźć na budynku, który powstał na przykład w 2020 roku przy obwodnicy Krakowa, w sąsiedztwie Bielańsko-Tynieckiego Parku Krajobrazowego. Jest to nowa siedziba austriackiej firmy Schachermayer. Hala magazynowa wraz z budynkiem biurowym mają 2600 m2 powierzchni użytkowej. Klienci prywatni także coraz bardziej interesują się zastosowaniem rozwiązań polegających na połączeniu dachu zielonego z instalacją fotowoltaiczną.
