Биосолнечные крыши – сочетание зеленой крыши и фотоэлектрических элементов

25 Мая 2024, Сб 102

Сочетание фотоэлектрической установки и зеленой крыши выгодно, поскольку позволяет добиться синергетического эффекта при производстве электроэнергии.

Относительно низкая температура зеленой поверхности приводит к меньшему нагреву фотоэлектрических модулей, что повышает их эффективность.

Солнечная энергия – возобновляемый источник, в отличие от ископаемого топлива.

Это также чистый источник энергии, поскольку выработка электричества с помощью фотопанелей снижает выбросы углекислого газа и загрязняющих веществ в атмосферу.

С другой стороны, широко известны экологические преимущества использования зеленых крыш и террас. К ним относится:

удержание дождевой воды и задержка ее поступления в канализацию (разгрузка системы канализации во время сильных дождей);
устранение негативного воздействия городского тепла;
улучшение биоразнообразия в городах (дополнительные места для растительности, птиц, насекомых);
снижение энергопотребления зданий (зеленые крыши обеспечивают теплоизоляцию зданий, что повышает их энергоэффективность и снижает потребность в отоплении зимой и охлаждении летом);
очистка воздуха;
производство кислорода;
подавление шума.

Зеленые крыши считаются решением, которое помогает в процессах адаптации к изменению климата в городах.

Сочетание зеленой крыши и фотоэлектрических панелей

Если строитель хочет использовать крышу и обеспечить на этой поверхности дополнительную функцию в виде фотоэлектрических элементов или зеленой крыши, ему не придется выбирать между этими решениями. Озеленение крыш и фотоэлектрические установки можно комбинировать, особенно на плоских крышах. Более того, сочетание фотоэлектрических панелей и зеленой крыши повышает эффективность самой солнечной установки.

Необходимо проводить различие между биосолнечной зеленой крышей и солнечной зеленой крышей. Биосолнечная зеленая крыша — это зеленая крыша, интегрированная с системой крепления фотоэлектрических панелей, где зеленая крыша играет роль балласта, и без нее несущая конструкция для фотоэлектрических систем не может функционировать должным образом.

Однако солнечная зеленая крыша – это любая зеленая крыша, на которой дополнительно размещены фотоэлектрические панели, но зеленая крыша не является балластом или не интегрирована с несущей системой фотоэлектрических панелей. В этой статье мы сосредоточимся на биосолнечных зеленых крышах.

В ответ на необходимость интенсивных мероприятий по защите климата и адаптации к уже произошедшим изменениям в окружающей среде были разработаны технические решения, позволяющие использовать фотоэлектрические элементы на зеленых крышах.

Используя такие технологии, можно получить вышеупомянутые преимущества от озеленения крыш и использования фотоэлектрических панелей (как возобновляемого источника энергии), а также дополнительно обеспечить эффект синергии, возникающий в результате их сочетания.

Эффективность биосолнечной зеленой крыши

Сочетание зеленой крыши и фотоэлектрических панелей выгодно благодаря синергетическому эффекту при выработке электроэнергии. Относительно низкая температура зеленой поверхности (по сравнению с температурой на традиционных крышах) приводит к меньшему нагреву фотоэлектрических модулей, что повышает их эффективность вырабатывания энергии.

Зеленые крыши не нагреваются так сильно, как традиционные крыши. Исследования, проведенные в Нью-Йорке, показали, что жарким летним днем температура поверхности стандартной крыши может быть на 40°C выше, чем температура поверхности зеленой крыши. В среднем (измерения проведены в июле 2003 г.) температура поверхности стандартной кровли была на 19°С выше температуры поверхности зеленой кровли днем и на 8°С ниже ночью.

Растения на зеленой крыше поглощают загрязнения, благодаря чему фотоэлектрические панели не так загрязняются, как на традиционной крыше. Это подтверждается исследованием доктора Питера Ирги из Сиднейского технологического университета в Австралии, который сравнил эффективность фотоэлектрических систем на двух крышах офисных зданий, расположенных рядом друг с другом в центре Сиднея: фотоэлектрическая установка на традиционной крыше и сочетание зеленой крыши с фотоэлектрикой.

Результаты исследований подтвердили многочисленные преимущества крыш, сочетающих в себе фотоэлектрическую и зеленую крышу:

за восемь месяцев фотоэлектрическая установка с зеленой крышей показала на 3,6% большую эффективность, чем установка без зеленой крыши;
на 20°C меньше температура зеленой крыши по сравнению с крышей здания без зелени;
за весь эксперимент зеленая крыша поглотила почти 9 тонн парниковых газов;
улучшилось биоразнообразие – на крыше поселились многочисленные насекомые и стали появляться птицы;
зеленая крыша значительно сократила сток дождевой воды;
на зеленой крыше было произведено 69 МВтч электроэнергии по сравнению с 59,5 МВтч на другой крыше (без растений).

Что касается исследований, проведенных в Европе, то можно вспомнить исследования, проведенные в Германии, где было установлено, что энергоэффективность фотоэлектрической системы на обширной зеленой крыше, засаженной очитком в Берлине, показала повышение примерно на 6% по сравнению с битумной крышей [ 2 ].

С точки зрения строительной практики

Что касается техники установки фотоэлектрических установок на крышах, то их можно монтировать, не проникая в слои водонепроницаемой изоляции или не проникая в слой этой изоляции. В случае биосолнечных крыш фотоэлектрические модули устанавливаются без вмешательства в кровельное покрытие и не крепятся к потолочной конструкции, а вес слоев зеленой крыши действует как якорь, балласт и стабилизатор для фотоэлектрической установки. Необходимо соблюдать статические требования в отношении ветровых нагрузок, а также нагрузки на конструкцию здания.

Фотоэлектрические установки и зеленая крыша требуют обслуживания и ухода, поэтому следует использовать пути обслуживания и элементы защиты от падения. Также необходимо обеспечить достаточное расстояние от края крыши и пространство между рядами модулей. Кабели и другие элементы солнечной установки следует прокладывать так, чтобы они не мешали уходу за зеленой крышей.

Использование фотоэлектрических панелей на зеленой крыше приводит к различиям во влажностном режиме растений. С одной стороны, фотоэлектрические установки создают дождевую тень, а с другой стороны, дождевая вода стекает с нижнего края модулей, из-за чего растения под ними получают больше влаги. Это следует учитывать при проектировании кровли и планировании ремонтных работ.

Между нижним краем модулей и землей должно сохраняться достаточное расстояние в зависимости от высоты растительности. Минимальное расстояние для озеленения при экстенсивном выращивании должно составлять 20 см и может быть больше, в зависимости от запланированной в конструкции высоты растений. Важны также противокорневые свойства гидроизоляции и структурная нагрузка зданий.

Использование фотоэлектрических элементов на зеленой крыше должно привести к снижению затрат на техническое обслуживание фотоэлектрических панелей, поскольку растения на крыше будут поглощать загрязняющие вещества из воздуха, а это означает, что на фотоэлектрических панелях оседает меньше пыли и загрязняющих веществ.