Czy zielone lubi się z grafitowym? Funkcjonalne zielone dachy poprawiają wydajność ogniw PV

Zielone dachy to nie tylko bujna roślinność na szczycie budynku. Te unikatowe powierzchnie stanowią też dom dla zapylaczy, są świetnym przykładem wykorzystania retencji wodnej oraz naturalnej termoizolacji i klimatyzacji. Okazuje się, że ta ostatnia funkcja może wzmocnić też wydajność ogniw słonecznych.

Harmonia między technologią a naturą

Dla nowoczesnych i zrównoważonych miast potrzebne są rozwiązania zaawansowane technologicznie, jak i te, bazujące na równowadze z przyrodą. Coraz więcej metropolii stawia na to proekologiczne rozwiązanie. Zielone dachy to pokrycia, umożliwiające uprawę roślin na większości dachów – domach mieszkalnych, budynkach usługowych, czy drapaczach chmur. 

Angielskie określenie living roof, czyli “żywy dach” oddaje charakter tej konstrukcji. Na każdej takiej żywej i funkcjonalnej przestrzeni tworzą się swoiste ekosystemy. Zielone pokrycia pełnią wiele ról: magazynują wodę, pełnią funkcję klimatyzacji latem i ogrzewania zimą, dają schronienie owadom, wreszcie pełnią rolę estetyczną, cieszą oko oraz przyczyniają się do oczyszczania powietrza. Rośliny przekształcają dwutlenek węgla w życiodajny tlen. Jednak oprócz tych właściwości, zielony dach może dodatkowo zwiększać wydajność instalacji słonecznych.

Zielony dach na budynku w Krakowie, fot. mat. własne

Zielony dach a instalacja PV – wnioski

Według niedawno przeprowadzonego badania w Sydney w Australii, zielona roślinność na dachach budynków może przyczynić się do poprawy wydajności instalacji słonecznych.

Połączenie doskonałe, fot. Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project

Dr Peter Irga z University of Technology Sydney wziął pod lupę dwa biurowce zlokalizowane obok siebie w centrum Sydney. 

Zielony i „goły” dach, fot. Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project

Każdy z nich posiadał na dachu system fotowoltaiczny. Na jednym z dachów umieszczono mnóstwo roślin, które otaczały instalację PV.

Wyniki badań były następujące: 

  • w ciągu ośmiu miesięcy instalacja  z zielonym dachem wykazała o 3,6% większą wydajność większą niż druga instalacja,
  • 20 stopni mniej – tyle miał zielony dach w porównaniu z dachem budynku bez zieleni,
  • zielony dach pochłonął prawie 9 ton gazów cieplarnianych podczas całego eksperymentu,
  • na dachu zamieszkały licznie owady oraz zaczęły pojawiać się ptaki drapieżne,
  • żywy dach znacznie zmniejszył odpływ wody deszczowej, 
  • 69 MWh energii elektrycznej wyprodukowano na zielonym dachu w porównaniu z 59,5 MWh na drugim dachu,
  • 9,5 MWh różnicy mocy wygenerowanej w czasie trwania eksperymentu warte jest ok. 2600 dolarów według lokalnych stawek.

Wynik 3,6% jest bardzo istotny i imponujący, choć wydaje się niewielki. Jednak każdego roku eksperci pracują nad chociaż minimalnym wzrostem wydajności ogniw.

Temperatura dachu i ewapotranspiracja

Jak twierdzi dr Peter Irga, kluczowa w procesie generowania mocy była temperatura dachów. Panele słoneczne nie działają tak dobrze w wyższych temperaturach.

Temperatury powyżej 25 stopni powodują, że panele fotowoltaiczne są mniej wydajne – mówił dr Irga. Australijskie letnie, dzienne temperatury zwykle wahają się od 30 do 45 stopni Celsjusza. To właśnie funkcja chłodząca okazała się kluczem do zwiększenia wydajności systemu PV.

Efekt chłodzenia ma znaczącą rolę w momentach najbardziej intensywnego promieniowania słonecznego, kiedy temperatury są najwyższe. Na dachu budynku z zielonym dachem temperatura wyniosła 20 stopni mniej niż na “nagim” budynku. 

Fauna i flora – znaczny wzrost okazów na zielonym dachu, fot. Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project

Zielone dachy chłodzą budynki w procesie zwanym ewapotranspiracją. Jest to złożony proces parowania terenowego (np. w obrębie zieleni), obejmujący transpirację (parowanie z komórek roślinnych) oraz ewaporację (parowanie z gruntu). Woda z gruntu i innych powierzchni dachu jest odparowywana, redukując tym samym stopień ciepła w powietrzu. 

Tej wymianie sprzyjają małe otwory w powierzchni zielonego dachu, które po pierwsze zwiększają efekt chłodzenia, a ponadto pełnią funkcję małej retencji. Takiego roślinnego dachu nie trzeba dodatkowo podlewać, bo nawadnia się wodą deszczową.

Bioróżnorodność na obu dachach, fot. Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project

źródło: hackaday.com, OPUS at UTS | Open Publications of UTS Scholars