Egy olyan jelentős kihívásokkal küzdő világban, mint a népességnövekedés, az urbanizáció, a magas energiafogyasztás és a biodiverzitás csökkenése, elengedhetetlen a fenntartható megoldások megtalálása a városi környezetben. A becslések szerint a világ népessége 2050-re eléri a 10 milliárd lakost, az európai lakosság több mint 80%-a városokban fog élni, és csak a lakossági szektorban az energiafogyasztás 48%-kal nő 2012 és 2040 között.
Szükségessé válik, hogy helyi szinten tudjunk villamos energiát termelni, intelligens technológiák segítségével, hogy a városok önellátóbbak legyenek, és kevésbé legyenek kiszolgáltatva az energiaválságokkal szemben. A fotovoltaikus panelek népszerűségre tettek szert az épülettervezésben, mivel könnyen kivitelezhetők, és függetlenek a mikroklíma változásaitól. Hatásfokuk azonban továbbra is alacsonyabb a többi megújuló energiatermelő rendszerhez képest (a legjobb technológiákkal is 30% alatt van). Másrészt, ha minden tetőre csak fotovoltaikus paneleket helyezünk, akkor elérhetjük az úgynevezett “városi hősziget-effektust”, amely jellemzően a sötét és merev épített felületek miatt alakul ki.
A Biosolar rendszer előnyei a hagyományos tetőkre szerelt PV modulokhoz képest
A folyamatosan fejlődő napenergia-technológia korában a hely- és energiahatékonyság kérdése egyre fontosabbá válik az építkezések terén. A napenergia-technológiák és a zöldtetők intelligens integrációja egyetlen rendszerbe, többféle előnnyel jár, mint például a megnövekedett energiahatékonyság, a rendelkezésre álló terület maximális kihasználása, az épület fenntartási költségeinek csökkentése és a pozitív környezeti hatás. Számos jelenlegi kutatás összpontosít a fotovoltaikus rendszerek optimalizálására a zöldtetőkbe való integrálásuk révén.
A rendszer kulcsfontosságú tényezője a növények párologtatása, amely hűtő hatást gyakorol a környezetre, ami a fotovoltaikus panelekre is pozitív hatással van. A túlzott hő negatívan befolyásolhatja a panelek hatékonyságát, a növényzet által generált hűtés azonban hozzájárul a működéshez szükséges optimális hőmérséklet fenntartásához és a fotovoltaikus rendszer teljesítményének javításához. Tanulmányok szerint a rendszer használata akár 15%-kal is növelheti a villamosenergia-termelést a hagyományos tetőkhöz képest. A zöldtetők felületi hőmérséklete jelentősen, akár 70oC-al alacsonyabb, a klasszikus sötét színű vízszigeteléshez képest, ami fokozottabb villamosenergia-termelést eredményez. A fotovoltaikus panelek árnyékot is biztosítanak a növényzet számára, javítják a szárazságtűrést és hozzájárulnak a biodiverzitásra gyakorolt pozitív hatáshoz. Következésképpen a biosolar rendszer életképes és hatékony megoldásnak bizonyul a hagyományos, fotovoltaikus panelekkel felszerelt tetőkhöz képest.
Számos kutatás zajlik azzal a céllal, hogy a fotovoltaikus rendszerek hatékonyságát a zöldtetőkkel integrálva növeljék. A napelemeket Sedum növényekkel (varjúháj), apró cserjékkel vagy akár zöldségekkel kombinálva, a tetőn egyensúly jön létre, a növények az evapotranszpirációs folyamat révén lehűtik a panelek mögötti levegőt.
A napelemes berendezések zöldtetőkkel való kombinálásának előnyei túlmutatnak az energiatermelésen. Az ausztráliai Sydney-ben végzett kutatás nyolc hónapos időszak alatt hasonlította össze a hagyományos napelemes rendszereket a zöldtetős napelemes rendszerekkel. A sydney-i Barangaroo-ban egymás mellett található két egyforma irodaház tökéletes lehetőséget biztosított a napelemes kutatóknak, hogy teszteljék a különböző rendszerek teljesítményét. A tanulmány Peter Irga vezetésével valósult meg (Sydney-i Műszaki Egyetem), a Sydney Városi Tanácsa finanszírozásával. A kutatást az International House hagyományos napelem rendszerével és a Daramu House bioszoláris zöldtető rendszerével végezték (1800 m2, 10 000 növény, 12 különböző faj).
Az eredmények jelentősek:
A hagyományos tetőhöz képest az üzemi burkolat tetején elhelyezett napelemsor átlagos napi villamosenergia-termelése 39 kW, azaz 13,1%-kal magasabb.
A kutatás megállapította, hogy a zöldtető felületi hőmérséklete lényegesen alacsonyabb volt, nyáron néhány esetben akár 20°C-ot is elérhet. Ez 3,6%-kal javította a napenergia-termelést a projekt nyolc hónapja alatt.
Az építési és elhelyezkedési hasonlóságok ellenére a napsugárzás hatása az egyes tetőkön olyan órákban is nyilvánvaló, amikor a nap nincsen a csúcspontja közelében. Ezekben az órákban a zöldtető ~6%-kal magasabb átlagos energiatermelést produkált, mint a hagyományos tető. Ezen órák előtt és után változó teljesítményeredmények mutatkoznak (-3,6 – 16 %)” – áll a tanulmányban. Ezen különbségek korrigálása után megállapították, hogy a zöldtető panelek átlagosan 3,63 %-kal hatékonyabbak voltak egy adott napon. Ezenkívül a nyolc hónapos vizsgálat során a zöldtető 9,5 MWh-al több zöldáramot termelt (a hagyományos tető 59,5 MWh-t, míg a zöldtető 69 MWh-t).
Az általános eredmények megnövekedett energiatermelést, jobb csapadékvíz szűrést, hatékony épületszigetelést és az állatok sokféleségének váratlan növekedését mutatták. A zöldtető lényegesen hűvösebb maradt, mint a hagyományos tető, ami a fotovoltaikus panelek hatékonyságának javulását és a városi hősziget hatások csökkenését eredményezte. Másrészt a zöldtető elnyelte az üvegházhatású gázokat (majdnem kilenc tonna üvegházhatású gázt, ami 110 fa ültetésének felel meg), és további ökológiai és esztétikai előnyöket biztosított.
"A felületi hőmérséklet csökkenése azt mutatja, hogy a zöldtetők milyen fontos szerepet játszhatnak a városi hősziget-hatás leküzdésében, amely nagy probléma városainkban."
A napelemes tetők további optimalizálása érdekében speciálisan tervezett, kétoldalas PV modulok szerelhetők fel, amelyek függőlegesen is beépíthetők. Ez a konfiguráció csökkenti a szélterhelést, miközben növeli az energiatermelést reggel és este. A 0,2-nél kisebb albedo-tényezővel rendelkező árnyékos területek jelenléte ellenére a 9,09 kWp nominális teljesítményű bifaciális létesítmény egy év alatt (2017.08.11-10.08.2018) 942 kWh/kWp fajlagos hozamot ért el. Ez közel van az ugyanebben a régióban a déli fekvésű PV-rendszerek esetében elért 1000 kWh/kWp tipikus értékekhez.
A tetőtéri agrovoltaikus rendszer egy másik innovatív megoldás az urbanizáció és az élelmiszertermelés kihívásainak megválaszolására. Tekintettel arra, hogy a hagyományos mezőgazdaság számára rendelkezésre álló terület korlátozott, a kihasználatlan épülettetők hatalmas lehetőségeket kínálnak az élelmiszertermesztésre. A Rooftop Agrivoltaics továbbviszi ezt a koncepciót azáltal, hogy a napelemeket integrálja a tetőtéri gazdálkodási rendszerekbe.
Ez a kölcsönösen előnyös megközelítés lehetővé teszi a növények számára, hogy evapotranszpirációjuk által hűtsék a napelemeket, míg a napelemek részben árnyékolják a növényeket az UV-sugárzástól és a szélsőséges hőmérsékletektől a zöldtetők gyakran viszontagságos termesztési környezetében.
A napelemek által nyújtott védelem lassítja a növények vízfelhasználását, ami viszont növeli az élelmiszernövények aszállyal szembeni ellenállását.
A napelemek emellett megvédhetik a növényeket a szélsőséges időjárási viszonyoktól, és egyúttal villamos energiát is termelhetnek. A tetőre telepített mezőgazdasági területek potenciális előnyei közé tartozik a városi élelmiszer-rendszerek rugalmasságának növelése, a megújuló energiatermelés bővítése és a vízfogyasztás csökkentése.
A zöldtetők, a fotovoltaikus panelek és a tetőtéri mezőgazdaság kombinációja innovatív megoldásokat kínál a sűrűn urbanizált területek kihívásaira. E technológiák integrálásával a városok hozzájárulnak az intelligens villamosenergia-termeléshez, a biológiai sokféleség megőrzéséhez, a jobb csapadékvíz-gazdálkodáshoz, a hőmérséklet szabályozásához és a városi terek fejlesztéséhez. A tervezés holisztikus megközelítésével a tetőtéri zöldövezetek nagy élményértékkel is bírhatnak. Az ökoszisztéma-szolgáltatások és az energiatermelés mellett a zöldtetők szépséget és kulturális értékeket közvetítenek, esztétikai és rekreációs tulajdonságokkal bírnak.
"A kezdeti költségekhez viszonyított pozitív hatás nagyságát tekintve, a zöld infrastruktúra valószínűleg a legegyszerűbb és leghatékonyabb kezdeményezés, amellyel hozzájárulhatunk városaink fenntartható fejlődéséhez."
Az E-Biosolar rendszer
Az E-Biosolar rendszer egy integrált fotovoltaikus rendszer, kifejezetten zöldtetőkre tervezve, professzionális megoldás a megújuló fotovoltaikus energia zöldtetőn történő előállítására. A rendszer új és felújított épületekre egyaránt telepíthető, a tető teljes felületén alkalmazható. A beépítésnek köszönhetően a tető a biodiverzitást szolgálja, a panelek elhelyezésével kialakított árnyékolt területeken a napos oldalon lévőktől eltérő mikroklímájú növényi területek alakulnak ki. A megemelt modulok lehetővé teszik a fény behatolását és megfelelő nedvességréteget biztosítanak a növényzetnek.
Az E-Sedum növénytakaró
Az E-Sedum növénytakaró 10-12 különböző Sedum (varjúháj) fajt tartalmaz. A növények viszonylag kis magasságúak, fokozott önregeneráló képességgel rendelkeznek, szárazság-, nap-, szél- és fagyállóak, zöldtetős körülmények között nagyon jól fejlődnek.
A Sedum tekercs sokféle színt és formát kínál, különböző méretű levelekkel rendelkező növényeket tartalmaz, gazdaságos megoldást jelent olyan növényszőnyeg kialakítására, amely közvetlenül a telepítés után teljes fedést biztosít.
