Šta su biosolarni krovovi?

Proces transformacije grada ka zelenim i održivim celinama u velikoj meri podrazumeva proces transformacije objekata koji ga čine.

Sektor zgradarstva zadužen je za više od 40% konzumacije energije i skoro isto toliko doprinosi u emisiji štetnih gasova. Otuda je proces promene pristupa građenju od izuzetne važnosti.

Sve češće ćemo se na putu kreiranja održivih rešenja susresti sa primerima integracije rešenja baziranih na prirodi (NBS – Nature-based solutions) i suprotno njima – baziranih na tehnologiji. Primer jedne tako značajne integracije predstavljaju – Biosolarni krovovi (BIOSOLAR ROOF) – kombinacija zelenog krova i solarnih/PV panela.

Zahvaljujući analizama koje su zasnovane na merenju učinka na objektima kod kojih je biosolarni krov i implementiran, danas imamo verodostojne podatke koji govore u prilog ovom pozitivnom, sinergijskom efektu dve tehnologije.

Umesto da se, na primer u slučaju ograničenih krovnih površina, postavlja pitanje koje rešenje odabrati, kombinacijom i istovremenom implementacijom zelenog krova i panela koji apsorbuju sunčevo zračenje, ne samo da se benefiti koje postižemo multipliciraju, već se i performanse oba rešenja poboljšavaju, o čemu govore dalje navedeni primeri.

Povećanje performansi ogleda se pre svega u sledećem…

Zahvaljujući efektu evapotranspiracije biljaka postiže se povećanje efikasnosti panela, dok sa druge strane, paneli prave zasenčenja, što zatim štiti biljke i doprinosi njihovom razvoju.

Takođe, težina zelenog krova služi kao statičko opterećenje za sidrenje solarnih modula, pri čemu se izbegava tačkasto opterećenje koje bi nastalo na betonskim delovima, mestima oslonca.

S obzirom da su solarni moduli električne komponente u kojima se performanse smanjuju sa porastom temperature, jer se električni otpor povećava, bilo je važno pronaći potencijalne načine uticaja na spoljnu temperaturu.

Prema navodima Klaus Volfla, menadžera solarnih proizvoda kompanije ZinCo GmbH, u Nemačkoj su rađena kontrolna merenja sa ciljem da se ustanovi koliki je stvarni efekat hlađenja kom zeleni krov doprinosi. ZinCo je tada postavio sopstveni sistem merenja na probnom krovu i kontinuirano određivao izmerene vrednosti tokom perioda od tri godine.

Sistem se sastojao od tri identična solarna modula, postavljena na istoj lokaciji, sa istom orijentacijom i istim uglom nagiba: Moduli 1 i 2 nalazili su se iznad bitumenske zaptivke (na niskom ili visokom montažnom okviru). Modul 3 se, pak, nalazio iznad zelenog krova, na visokom montažnom okviru. Ukupno 27 senzora kontinuirano je merilo, između ostalog, temperaturu ćelije na donjoj strani modula.

Generalno je utvrđeno da je temperatura modula 3 iznad zelenog krova ostala najbliža temperaturi vazduha, dok su moduli iznad bitumenske hidroizolacije postali znatno topliji. Da bi se brojkama izrazio opseg efekta hlađenja pomoću zelenih krovova, korišćene su izmerene vrednosti iz 2010. godine.

Rezultat je prosečna razlika od 8 K između temperature modula 3 i temperature modula 1 i 2. Što daje razliku u performansama modula od 4% u korist biosolarnog krova.

U zavisnosti od veličine solarnog sistema, ovo povećanje performansi od 4% ima značajan finansijski efekat. Ako uzmemo u obzir mereni sistem postavljen u In Centru u Landsbergu, proračun izgleda ovako:

Da nema zelenih krovova, umesto stvarnih 800.000 kWh električne energije proizvodilo bi se oko 4% manje, tj. 32.000 kWh manje. Prema tarifi iz 2008. godine, to bi rezultiralo iznosom od 32.000 kWh × 0,4398 €/kWh = 14.073,60 €, koliko bi investitorima nedostajalo svake godine.

U prilog sinergijskom efektu Biosolarnih krovova govori i studija „Integration of green roof and solar photovoltaic systems” koja je predstavljena na Simpozijumu „Integrated Building Design in the New Era of Sustainability”, u Hong Kongu, još 2011. godine.

Kako bi se ispitao efekat zelenih krovova u kombinaciji sa PV panelima u okviru studije korišćen je softver EnergyPlus Version 6.0 (www.energyplus.gov) koji pruža mogućnost simulacije. Postavljena su četiri modela na kojima je rađena simulacija i kalkulacija godišnje potrošnje energije.

Na dijagramu 1 uporedno su prikazane energetske performanse kod krova na kom su postavljeni samostalno PV paneli i biosolarnog krova u toku jedne godine, na mesečnom nivou.

Prema prikazu, evidentno je da se u oba slučaja više energije apsorbuje u toku letnjih u poređenju sa zimskim mesecima. Dok se kod Biosolarnih krovova očitava u proseku 8,3% više apsorbovane energije nego kod krova na kom su postavljeni samo PV paneli.

Ovi rezultati upućuju na efekat koji sistem ima na sam objekat u smislu temperaturnih razlika pa samim tim i energetskih ušteda kod sistema za grejanje i hlađenje. Međutim, ukoliko bi se u obzir uzeo i efekat koji se postiže i na okruženje, bilo bi moguće odmeriti i benefite za okolne objekte takođe.

Sa druge strane, za potrebe pomenute strudije, na objektu Glavne biblioteke u Hong Kongu izvršena su realna merenja na dnevnom nivou u opsegu od 11 do 14 časova. Identični paneli su postavljeni na nepokriveni krov (nije naglašeno o kakvom finalnom sloju krova je reč) i uporedo, na intenzivni zeleni krov.

Uz pomoć senzora postavljenih u supstratu (na 1-2 cm debljine), na površini supstrata, na površini biljke, kao i na donjoj i gornjoj površini samog panela vršena su kontrolna merenja.

Na osnovu merenja ustanovljeni su sledeći parametri:
Na dijagramu 2 je prikazan rezultat izlazne snage PV panela u oba slučaja – PV paneli na krovu bez i sa zelenim pokrivačem.

Prosečna snaga iznosi 32,2 W i 33,6 W, što u poređenju ukazuje da u slučaju biosolarnog krova dobijamo 4.3% struje više. Merenje takođe ukazuje na značajnu razliku u temperaturi na samoj površini panela u slučaju kada je i zeleni krov implementiran. Vegetacija u značajnoj meri utiče na sniženje temperature, što dalje dovodi do prikazane povećane efikasnosti panela.

Zahvaljujući pre svega efektima hlađenja (usled vegetacije) i senke (zahvaljujući panelima), ono što je teoretski postavljeno kao mogućnost sada je i izmereno na terenu i ukazuje na brojne prednosti koje nam kombinacija naizgled dva različita rešenja donosi.

U isto vreme dobijamo smanjenu količinu potrebne energije za grejanje i hlađenje na spratu neposredno ispod krova, kao i povećanje efikasnosti panela u do sada utvrđenom rasponu od 4 do 8%.

Prikazani rezultati birani su prema principu relevantnosti za naše klimatsko područje, te ih je moguće koristiti kao početne inpute na kojima bi se bazirao odabir budućih rešenja. Svakako da postizanje pomenutih rezultata zavisi od uslova i specifičnosti sredine, kao i detaljnih performansi rešenja koja se implementiraju.

Autor teksta: Danica Laćarac, Project Manager NAZK

Bulevar Oslobođenja 66b, 21000 Novi Sad
Tel: +381 (0)21 654 63 39
Tel: +381 (0)63 521 818
info@nazk.org
www.nazk.org

Izvor: časopis „KGH“ 1/2021, https://bit.ly/2PxliIU