Grønt tak Australia: hvorfor solcellepaneler yter bedre

Solenergi på tak har blitt standardvalget for nærings- og boligbygg i Australia, og av gode grunner. Men etter hvert som flere og flere tak fylles med solcellepaneler, dukker det opp et nytt spørsmål: kan overflaten under panelene bety like mye som selve panelene? En banebrytende studie om grønt tak Australia fra Sydney sier ja — og tallene er vanskelige å overse.

Forskere ved University of Technology Sydney (UTS), i samarbeid med Lendlease, Junglefy og Sydney kommune, brukte åtte måneder på å sammenligne et vanlig solcelletak direkte med et «Biosolar»-tak — solcellepaneler kombinert med et grønt tak — på to nesten identiske bygninger i Barangaroo. Resultatet: Biosolar-taket produserte 3,63 % mer energi, under like lysforhold, enn det konvensjonelle rene solcelletaket ved siden av. For eiendomsbesittere som vurderer hvordan de kan få mer verdi ut av hver kvadratmeter tak, er dette et tall verdt å legge merke til.

Testoppsett

Det som gjør denne studien spesiell, er ikke bare resultatet — det er grundigheten bak den. De fleste tidligere studier av grønne tak og solenergi har sammenlignet bygninger på ulike steder, med ulik alder eller ulik konstruksjon, noe som gjør det nesten umulig å skille årsak fra virkning. Denne studien hadde ikke det problemet.

Forskerne brukte to nabobygninger, nesten identiske, i Barangaroo, Sydney:

1.   Daramu House — et Biosolar-tak som kombinerer solcellepaneler med et ekstensivt grønt tak

2.   International House — et konvensjonelt tak med kun solcellepaneler, uten beplantning

A) Det grønne taket på Daramu House, sett fra Barangaroo Tower 1, og B) Takterrassen på International House, med utsikt mot sør.

og skygge fra omkringliggende tårn. Fra september 2020 til april 2021 fulgte teamet solproduksjon, panel- og bakketemperaturer og værforhold ved hjelp av SolarEdge-vekselretterdata, værstasjoner, i-Button-temperaturloggere og termiske kameraer — 234 dager med kontinuerlige, parallelle målinger.

Avgjørende: teamet sammenlignet ikke bare rådata. Resultatene ble korrigert for forskjeller i panelvirkningsgrad, systemkapasitet og panelalder mellom de to takene, og deretter ble begge systemene modellert under identiske simulerte lysforhold ved hjelp av 3D-solmodelleringsprogramvare. Det er dette ekstra steget som gjør en interessant observasjon om til virkelig pålitelig dokumentasjon.

3D-modell av byplanleggingsgeometrien i Barangaroo (til venstre), den faktiske plasseringen av solcellepanelene på konvensjonelle tak og grønne tak (øverst til høyre) og den gjennomsnittlige årlige solinnstrålingen (nederst til høyre).

Funn

Grønt tak Australia: en målbar energiøkning, selv etter korrigering av tallene

Hovedtallene taler for seg selv:

•     +13,1 % mer daglig energiproduksjon på Biosolar-taket, i de rå, ukorrigerte dataene

•     +6 % høyere produksjon spesifikt rundt solmiddag, når skygge fra omkringliggende bygninger har minst innvirkning

•     +3,63 % bekreftet økning etter at resultatene ble standardisert for paneltype, systemstørrelse, alder og lysforhold — den mest rettferdige sammenligningen i studien

•     Over den 8 måneder lange testperioden utgjorde dette 9,5 MWh mer strøm, tilsvarende rundt 2 595 AUD i ekstra inntekt, og 7,7 tonn ekstra unngåtte CO2e-utslipp — omtrent tilsvarende 110 plantede trær

Gjennomsnittlig energiforbruk per time (kW) per tak, alle målinger samlet.

Den hemmelige ingrediensen: et kjøligere tak

Hvorfor skulle beplantning gjøre at et solcellepanel produserer mer strøm? Svaret ligger i temperaturen. Solcellepaneler mister virkningsgrad etter hvert som de varmes opp, og studiens temperatursensorer viste at det grønne taket gjennomgående var kjøligere under panelene enn det bare, konvensjonelle taket — under enkelte forhold var temperaturen ved bakkenivå opptil 30,5 °C lavere. Denne kjøleeffekten, drevet av plantenes fordampning og skyggelegging, ser ut til å gi panelene over et reelt ytelsesfortrinn, spesielt gjennom de varme australske somrene.

Mer enn bare strøm

Selv om energiproduksjon er hovedtemaet i dette innlegget, er det verdt å nevne at Biosolar-taket også ga en rekke andre fordeler i samme periode: ni ganger så stort artsmangfold av insekter, fire ganger så mange fuglearter, en modellert reduksjon i topp-avrenning av overvann fra 634 l/s til bare 7 l/s ved en styrtregnhendelse som statistisk inntreffer hvert 5. år, samt målbar fjerning av NO2, ozon og svevestøv fra luften. For bygg som sikter mot Green Star-sertifisering eller ESG-mål, er dette et overbevisende tilleggsargument.

Implikasjoner

For eiendomsbesittere, utbyggere og driftsledere i Australia snur denne studien opp ned på tanken om taket som bare en flate for paneler. Noen praktiske erkjennelser:

•     Takarealet kan brukes til to formål samtidig. I stedet for å måtte velge mellom et grønt tak og et solcelleanlegg, viser denne forskningen at de to kan fungere sammen, hvor beplantningen aktivt støtter panelenes ytelse i stedet for å konkurrere med den.

•     Kjøling betyr like mye som helningsvinkel eller retning. Den samme fysikken som gjør at et grønt tak øker panelenes ytelse — ved å holde dem kjøligere — er en av grunnene til at alternative anleggsdesign, inkludert vertikale solcelleanlegg, også får økt oppmerksomhet som en måte å håndtere varme og lyseksponering mer intelligent på.

•     Den økonomiske gevinsten øker over tid. En produksjonsøkning på 3,63 % kan høres beskjeden ut for et enkelt panel, men skalert opp over et helt kommersielt takanlegg og dets levetid utgjør det en betydelig forskjell i produksjon, inntekter og unngåtte utslipp — i tillegg til fordelene innen overvannshåndtering, biologisk mangfold og luftkvalitet som stadig teller mer for bygningssertifiseringer.

•     Design bør integreres tidlig. Panellayout, helningsvinkel og avstand på Biosolar-taket i denne studien ble spesifikt tilpasset for å ta hensyn til beplantningen, noe som tyder på at de beste resultatene oppnås når de to systemene designes sammen fra starten, i stedet for at det ene legges til det andre i etterkant.

Det er også verdt å være åpen om studiens begrensninger: den varte i 8 måneder i stedet for et helt år, så vinterytelsen ble ikke fanget opp, og den er basert på ett enkelt bygningspar. Forskerne selv anbefaler flere studier i større skala før man generaliserer disse resultatene for bredt — men som et konseptbevis er det et sterkt et.

Oppsummering

Barangaroo-studien fra University of Technology Sydney gir noen av de mest grundige, virkelighetsnære bevisene så langt på at et grønt tak ikke bare er et hyggelig tillegg for biologisk mangfold og estetikk — det kan faktisk forbedre ytelsen til solcellepanelene som er montert over det. En bekreftet energiøkning på 3,63 %, drevet av et kjøligere mikroklima på taket, utgjør reelle besparelser, reelle utslippskutt, og et sterkere argument for investeringer i fornybar energi i australske byer.

Etter hvert som presset øker på utbyggere og bygningseiere om å få mer ut av hver kvadratmeter tak, fremstår denne integrerte tilnærmingen — sol og grønt planlagt sammen fra starten av — mindre som et nisjeeksperiment og mer som fremtiden for kommersiell takdesign i Australia.

Source: Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project

Final Report July 2021, University of Technology Sydney