Beneficiile combinarii instalatiilor fotovoltaice cu acoperisurile verzi
Se creeaza un echilibru atunci cand panourile solare sunt combinate cu vegetatia sedum pe acoperisuri care, prin procesul de evapotranspiratie, racoreste aerul din spatele panourilor.
Intr-o lume care se confrunta cu provocari semnificative, cum ar fi cresterea populatiei, urbanizarea, consumul mare de energie si pierderea biodiversitatii, este esential sa se gaseasca solutii durabile in mediul urban. Se estimeaza ca populatia globala va ajunge la 10 miliarde de locuitori pana in 2050, peste 80% din populatia europeana va locui in orase, iar consumul de energie, numai in sectorul rezidential, va creste cu 48% intre 2012 si 2040.
Trebuie sa generam energie electrica in mod local, folosind tehnologii inteligente, pentru a face orasele mai autonome si mai putin vulnerabile la crizele energetice. Panourile fotovoltaice au castigat popularitate in proiectarea cladirilor datorita usurintei de implementare si independentei lor fata de variatiile microclimatice. Cu toate acestea, eficienta lor ramane mai scazuta in comparatie cu alte sisteme de generare a energiei regenerabile (chiar si cu cele mai bune tehnologii este inca sub 30%). Pe de alta parte, daca punem numai panouri fotovoltaice pe toate acoperisurile, se poate ajunge la asa-numitele “efecte de insula de caldura”, care apar in jurul suprafetelor intunecate si rigide.
Se desfasoara numeroase cercetari cu scopul de a creste eficienta sistemelor fotovoltaice prin integrarea acestora cu acoperisurile verzi. Astfel se creeaza un echilibru atunci cand panourile solare sunt combinate cu vegetatia de tip sedum, arbusti de mici dimensiuni sau chiar legume, pe acoperisuri care, prin procesul de evapotranspiratie, racoresc aerul din spatele panourilor.
Studiile au aratat ca acoperisurile Biosolare pot raci temperatura suprafetei fotovoltaice, ceea ce duce la o crestere cu 5 - 15% a productiei de energie electrica, in comparatie cu acoperisurile conventionale. In functie de factori, precum tipurile de plante, performanta acoperisului si conditiile climatice, acoperisurile verzi fotovoltaice pot contribui cu pana la 8,3% din consumul total de energie al unei cladiri. Pe de alta parte, panourile fotovoltaice umbresc vegetatia, asigurandu-i o mai buna rezistenta la seceta. Combinatia dintre acoperisurile verzi si panourile fotovoltaice a demonstrat efecte pozitive asupra albedoului, a performantei sistemului si a ratelor de autoconsum.
Beneficiile combinarii instalatiilor fotovoltaice cu acoperisuri verzi se extind dincolo de productia de energie. Cercetarile efectuate in Sydney, Australia, au comparat sistemele solare fotovoltaice conventionale cu sistemele fotovoltaice cu acoperisuri verzi pe o perioada de opt luni. Doua cladiri de birouri identice alaturate in Barangaroo din Sydney au oferit o oportunitate perfecta pentru cercetatorii in energie solara de a testa performantele sistemelor diferite. Studiul a fost condus de Peter Irga de la Universitatea de Tehnologie Sydney si finantat de Consiliul orasului Sydney, cu cercetari efectuate asupra sistemului conventional de panouri solare de la International House si a sistemului de acoperis verde biosolar de la Daramu House (1800 m², 10000 de plante, 12 specii diferite).
Rezultatele sunt semnificative
In comparatie cu acoperisul conventional, ansamblul solar amplasat deasupra patului de plante a avut o productie medie zilnica de energie electrica cu 39 kW, adica cu 13,1% mai mare.
In urma cercetarii s-a constatat ca temperaturile de suprafata pe acoperisul verde au fost semnificativ mai scazute, in unele cazuri cu pana la 20°C in timpul verii. Acest lucru a imbunatatit productia de energie solara cu 3,6% pe durata celor opt luni ale proiectului.
In ciuda asemanarilor, in ceea ce priveste constructia si locatia, efectul radiatiei solare pe fiecare acoperis este evident in afara orelor in care soarele este aproape de varful sau solar. In aceste ore, acoperisul verde a realizat o productie medie de energie mai mare cu aproximativ 6% decat acoperisul conventional. Inainte si dupa aceste ore se arata rezultate de performanta notabila (-3,6 - 16%), se arata in studiu. Dupa corectarea acestor diferente, s-a constatat ca panourile de pe acoperisul verde au fost, in medie, cu 3,63% mai eficiente in orice zi. In plus, pe parcursul celor opt luni de studiu, acoperisul verde a produs 9,5 MWh suplimentari de energie electrica ecologica; acoperisul conventional producand 59,5 MWh, in timp ce acoperisul verde a produs 69 MWh.
Rezultatele generale au demonstrat o productie sporita de energie, o mai buna filtrare a apelor pluviale, o izolare eficienta a cladirii si o crestere neasteptata a biodiversitatii animale. Acoperisul verde a ramas semnificativ mai rece decat acoperisul traditional, ceea ce a dus la imbunatatirea eficientei panourilor fotovoltaice si la reducerea efectelor insulei de caldura urbana. Pe de alta parte, acoperisul verde a absorbit gaze cu efect de sera (aproape noua tone de gaze cu efect de sera, echivalentul plantarii a 110 de copaci) si a oferit beneficii ecologice si estetice suplimentare.
“Reducerea temperaturii la suprafata arata cum acoperisurile verzi ar putea juca un rol important in combaterea efectului insulei de caldura urbana, o problema majora in orasele noastre.” - Dr. Peter Irga
Pentru a optimiza si mai mult acoperisurile cu sistem fotovoltaic, se pot monta module fotovoltaice special concepute, bifaciale, care pot fi instalate in pozitie verticala.
Aceasta configuratie reduce sarcina vantului, oferind in acelasi timp o productie sporita de energie dimineata si seara. In ciuda prezentei unor zone umbrite si subterane cu factori de albedo mai mici de 0,2, instalatia bifaciala cu o putere nominala de 9,09 kWp a obtinut un randament specific de 942 kWh/kWp intr-un an (11.08.2017 - 10.08.2018). Acesta este apropiat de valorile tipice de 1000 kWh/kWp obtinute pentru sistemele PV orientate spre sud in aceeasi regiune.
Sistemul agrivoltaic pe acoperis este o alta solutie inovatoare pentru a raspunde provocarilor legate de urbanizare si de productia de alimente.
Avand in vedere ca spatiul de teren disponibil pentru agricultura traditionala este limitat, acoperisurile nefolosite ale cladirilor ofera un potential vast pentru cultivarea alimentelor. Agrivoltaica pe acoperis duce acest concept mai departe prin integrarea panourilor solare in sistemele de agricultura pe acoperis. Aceasta abordare reciproc avantajoasa permite plantelor sa raceasca, prin evaporare, panourile solare, in timp ce panourile solare umbresc partial plantele de radiatiile UV si de temperaturile extreme din mediile de cultura adesea limitate de apa, de pe acoperisurile verzi. Protectia pe care o ofera panourile solare incetineste rata de utilizare a apei de catre plante, ceea ce, la randul sau, reduce stresul provocat de seceta asupra culturilor alimentare.
Panourile solare pot, de asemenea, sa protejeze culturile de conditiile meteorologice extreme si sa genereze simultan energie electrica. Beneficiile potentiale ale instalatiilor agrivoltaice pe acoperisuri includ cresterea rezilientei sistemelor de alimentare urbane, extinderea productiei de energie regenerabila si reducerea consumului de apa.
Combinarea acoperisurilor verzi, a panourilor fotovoltaice si a agriculturii pe acoperisuri, ofera solutii inovatoare la provocarile cu care se confrunta zonele dens urbanizate.
Prin integrarea acestor tehnologii, orasele contribuie la productia de energie electrica inteligenta, conservarea biodiversitatii, imbunatatirea gestionarii apelor pluviale, reglarea temperaturii si imbunatatirea spatiilor urbane. Cu o abordare holistica a proiectarii, peisajele de pe acoperisuri pot avea, de asemenea, o mare valoare experientiala. Pe langa serviciile ecosistemice si productia de energie, peisajul verde al acoperisurilor poate oferi, de asemenea, frumusete si expresii culturale cu calitati estetice si recreative.
"Avand in vedere marimea impactului pozitiv generat in raport cu costurile, infrastructura ecologica este probabil cea mai simpla si mai eficienta initiativa pe care o putem lua pentru a contribui la dezvoltarea durabila a oraselor noastre."
Sistemul E-Biosolar
Este un sistem fotovoltaic integrat, special conceput pentru acoperisuri verzi, este o solutie profesionala pentru a produce energie fotovoltaica regenerabila pe acoperisul verde. Sistemul se poate instala atat pe constructii noi, cat si pe cele renovate, permite dispunerea pe toata suprafata acoperisului. Datorita instalatiei, acoperisul este considerat biodivers, in zonele umbrite, create de asezarea panourilor, se formeaza zone de plante cu alt microclimat fata de cele situate pe partea insorita. Modulele inaltate permit patrunderea luminii si asigura un strat hidratant vegetatiei.
Plapuma de vegetatie E-sedum
Contine intre 10-12 specii diferite de sedum. Plantele au o inaltime relativ mica si sunt caracterizate prin capacitate crescuta de auto-regenerare, sunt rezistente la seceta, soare, vant si inghet, se dezvolta foarte bine in conditii de acoperis verde.
Ruloul de sedum ofera o varietate mare de culori si forme, contine plante cu frunze de dimensiuni variate, reprezinta o solutie economica pentru realizarea unui covor de vegetatie care ofera un grad de acoperire imediat dupa instalare.
