Биосоларни покриви: слънчевите панели, съчетани с малки растения, са перфектна комбинация за града

Съдържание на Real Time Future

Могат ли растенията и покривните соларни централи да съжителстват успешно? Отговор на този въпрос търсят редица учени от Австралия. Биосоларен покрив е този, който има инсталирани както растителност, така и слънчеви панели на върха на сградата. Такива вече започват да се срещат все по-често в Европа и САЩ. Присъствието на едното пречи ли на другото или те всъщност се засилват взаимно? Отговорът е вторият, обясняват изследователи от Технологичния университет в Сидни и от университета в Канбера, които обобщават своето проучване.

Растителността охлажда панелите по-близо до тяхната оптимална работна температура, увеличавайки максималната мощност на слънчевите панели с 21-107%, в зависимост от месеца. Междувременно сянката, дадена от панелите, всъщност помага на определени видове да процъфтяват: не само растителност, но и насекоми, микроорганизми и др. Биосоларните покриви дори привличат по-широка гама от посещаващи ги птици. Така че биосоларните покриви могат да допринесат значително за градовете със зелени инвестиции и декарбонизация, повишавайки както биоразнообразието, така и покривната слънчева енергия, заключават авторите.

Нарастващото градско население и ограниченото пространство стимулират създаването на все повече зелени покриви и стени по сградите, които са покрити с живи растения. Освен че повишават биоразнообразието, зелените покриви могат да играят друга неочаквано ценна роля чрез увеличаване на производството на електроенергия от слънчеви панели. Не само да са красива част от сградите и да охлаждат вътрешните пространства.

Тъй като слънчевите панели се нагряват над 25 ℃, тяхната ефективност намалява значително. Зелените покриви поддържат умерени температури на покрива. Затова учените са търсили отговор на въпроса: могат ли зелените покриви да помогнат с проблема с намаляването на отделяната топлина при модулите?

Изследването сравнява т. нар. „биослънчев“ зелен покрив – такъв, който съчетава фотоволтаична система със зелен покрив – и сравним конвенционален покрив с еквивалентна соларна система. Измерени са били въздействието върху биоразнообразието и слънчевата енергия, както и как растенията се справят с инсталирането на панели над тях.
Зеленият покрив поддържа много повече биоразнообразие, както и можеше да се очаква. Чрез намаляване на средните максимални температури с около 8 ℃, този покрив обаче увеличи слънчевото електропроизводство с до 107% по време на пиковите периоди. И докато някои растителни видове превъзхождаха други, растителността буквално процъфтяваше под модулите.

Тези резултати показват, че не е нужно да избираме между зелен покрив или соларен покрив: можем да комбинираме двете и да пожънем двойно повече ползи за домовете ни, заключават авторите.

Как бе направено проучването?

Много проучвания са тествали един покрив, разделен на секции „зелен покрив“ и „незелен покрив“, за да се измерят разликите, причинени от растителността. Проблем с подобни проучвания е „пространственото объркване“ – ефектите от две близки пространства, които си влияят едно на друго. Така например по-хладната зелена секция на покрива може да намали температурата на незелената секция до нея.
В проучвания, които използват отделни сгради, блоковете може да са твърде отдалечени една от друга или твърде различни по конструкция, за да бъдат сравними.

Двете сгради в конкретното проучване са с еднаква височина, размер и форма и са разположени една до друга в централния бизнес район на Сидни. Единствената разлика беше, че Daramu House имаше зелен покрив, а International House – не. Бе избрана и комбинация от местни и привнесени треви и недървесни растения, които ще цъфтят през всички сезони, за да може да се привличат различни животински видове.

(A) Мястото на проучването (червена точка) в централния бизнес район на Сидни. (B) Архитектурен дизайн на Daramu House. (C) Изглед от покрива, гледащ на юг, показващ насаждения около и под слънчеви панели.

Биосоларният зелен покрив и конвенционалният покрив имат еднаква площ, около 1860 квадратни метра, като приблизително една трета е покрита със слънчеви панели. Растителността покрива около 78% от зеления покрив, а слънчевите панели покриват 40% от тази засадена площ.
За да се идентифицира кои видове присъстват на покривите са били използвани камери за наблюдение на движение и взети проби за ДНК следи. Документирани са промените в зелената покривна растителност, за да се запише как засенчването от слънчевите панели се отразява на растенията.

Как панелите повлияха на растенията?

В откритите площи са се наблюдавали минимални промени в растителната покривка през периода на изследване в сравнение с първоначалната засадена площ.

Растежът на растенията е бил най-бърз и здравословен в зоните непосредствено около слънчевите панели. Някои растения дори са удвоиха покритието си. За проекта е избрана бързо растяща растителност за този участък, за да се постигне пълно покритие на зелените покривни места възможно най-скоро.

Растителността се промени най-много в зоните непосредствено под и около слънчевите панели. А видът суколентно растение Aptenia cordifolia, се очертава като доминиращото. Той заема по-голямата част от пространството под и около слънчевите панели, въпреки че е било засадено с относително ниска плътност.

Това беше изненадващо: не се очакваше растенията да предпочетат сенчестите зони под панелите пред откритите площи. Това показва, че засенчването от слънчеви панели няма да попречи на растежа на пълноценни и здрави покривни градини. И това може да се прави при повечето блокове в градски условия, са установили учените.

A) Пример за равномерно разпределена растителна покривка около слънчеви панели. (B) Aptenia cordifolia започна да доминира в зоната под слънчевите панели. Може да се види и незначително покритие от Viola hederacea. (C) Растителност около слънчеви панели по външната страна на източната част на покрива. (D) Допълнително доказателство за доминирането на Aptenia cordifolia под панелите и умиране директно под тях. (E) Относително равномерно покритие на редица видове и подчертано увеличение на височината при Goodenia ovata. (F) Значително увеличение на височината за цялата растителна общност.

Какви бяха въздействията върху биоразнообразието?

При проекта са използвани природни ДНК (eDNA) проучвания, за да се сравни биоразнообразието на зеления покрив и конвенционалния покрив. От двата покрива бяха събрани проби от оттичаща се вода и обработени на място с помощта на преносимо оборудване за вземане на проби о за еДНК. Целта е била да се открият следи от ДНК, изхвърлена от вида на покрива.

Изследванията са били категорични – потвърдиха се разнообразие от растителни видове. Те включват някои видове (като водорасли и гъби), които не се откриват лесно с други методи на изследване. Резултатите потвърдиха наличието на видове птици, записани от камерите, но също така показаха, че други гостуващи видове птици не са били открити от камерите.
Като цяло зеленият покрив поддържа четири пъти повече видове птици, над седем пъти повече членестоноги като насекоми, паяци и многоножки и два пъти повече видове охлюви, отколкото се откриват на конвенционалния покрив. Имаше многократно разнообразие от микроорганизми като водорасли и гъбички.
Окуражаващо, зеленият покрив привлече неочаквани видове в града. Те включват пчели от вида Amegilla cingulata и дори вида буболечка Scutiphora pedicellata, която е известна на местните в Австралия.

Как зеленият покрив променя температурата на района?

Зеленият покрив намали повърхностните температури с до 9,63 ℃ за слънчевите панели и 6,93 ℃ за покривните повърхности. Намаляване с 8 ℃ на средната пикова температура на зеления покрив би довело до значителни икономии на енергия за отопление и охлаждане вътре в сградата, припомнят експертите. Това означава по-добра среда за живот и за хората и по-слаба употреба на климатик.
Това понижаване на температурите увеличи максималната мощност на слънчевите панели с 21-107%, в зависимост от месеца на слънцегреене. Моделирането на ефективността показва, че обширен зелен покрив в централен Сидни може да произведе средно 4,5% повече електроенергия при всяко дадено ниво на осветеност, смятат учените.

Енергийна мощност (вляво) и повърхностни температури (вдясно) на слънчеви панели на биосоларен зелен покрив и на конвенционален покрив. / Източни: Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project

Тези резултати показват, че не е нужно да избираме между зелен покрив или соларен покрив. Можем да ги комбинираме, за да се възползваме от многото предимства на биосоларните зелени покриви.

Биосоларните покриви могат да помогнат на градовете в декарбонизацията и зеления преход

Следващата стъпка е да се проектират зелени покриви и техните насаждения специално за подобряване на биоразнообразието. Зелените покриви и друга зелена инфраструктура могат да променят дейностите на градската дива природа и евентуално да привлекат дори и извънградски видове.
Конкретният зелен покрив успя да намали оттичането на дъждовна вода, премахна редица оттичащи замърсители и изолира сградата от екстремни температури. Една сравнително евтина система предоставя всички тези услуги с умерена поддръжка и – , най-доброто от всичко – нулеви енергийни разходи.
Ясно е, че биослънчевите зелени покриви могат да допринесат значително за градовете и техния преход към декарбонизация. И всичко, което е необходимо, е пространство, което в момента няма друга употреба.

Източник: The Conversation.