Biosolárne strechy predstavujú budúcnosť, ktorá stále hľadá vhodné príležitosti

Nie je to tak dávno, keď Česká a Slovenská republika zažívali výrazný boom inštalácie fotovoltiky, ktorý bol spôsobený predovšetkým nárastom cien energií. Do tohto času sa datujú aj prvé zmienky a realizácie tzv. biosolárnych striech, ktoré sú aj takmer po štyroch rokoch ešte stále okrajovou záležitosťou. A to napriek tomu, že majú potenciál vytvárať lacnejšiu a ekologickejšiu elektrinu a zároveň pomôcť regulovať mestský „hotspot“.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

Práve pre tieto vlastnosti predstavujú biosolárne strechy budúcnosť strechárstva. Treba však povedať, že ide o riešenie vhodné pre novostavby alebo kompletné rekonštrukcie striech, pretože realizácia fotovoltiky na hotovej vegetačnej streche alebo vegetačnej strechy na streche s odsadenou fotovoltikou je veľmi komplikovaná a nákladná.

Kombinované riešenie

Biosolárne strechy sú teda kombináciou strechy s fotovoltickými panelmi a vegetačnej strechy. Bežnou skladbou je preto hydroizolácia, drenážna vrstva, substrát, rastliny a do systému skladby zakomponovaná konštrukcia, na ktorej sú uložené fotovoltické panely. Podobne ako pri klasických vegetačných strechách, aj biosolárne strechy môžu byť extenzívne alebo polointenzívne.

V obidvoch prípadoch majú spoločné, že rastliny použité v danej skladbe by mali byť tieňomilné, aby sa im darilo vedľa fotovoltiky, ktorá bude väčšinu slnka pohlcovať. Zatiaľ čo je fotovoltika na vegetačnej streche významným pomocníkom, ktorý tieni zeleň, zabraňuje nadmernému vysušovaniu substrátu a podporuje biodiverzitu hmyzu, svetlomilné rastliny si s ňou rozumieť nebudú.

Vegetačná áno, alebo nie?

Väčšina biosolárnych striech je extenzívna, čo vychádza pravdepodobne z najdôležitejšieho faktoru pre inštaláciu solárnej vegetačnej strechy – konštrukcie. Každý typ vegetačnej strechy má určitú hmotnosť, ktorá zahŕňa pôdu, vrstvy vegetačnej strechy a vegetáciu. Extenzívna strecha váži približne 50 až 150 kg/m², pretože rastlinám väčšinou postačí menej ako 150 mm substrátu, zatiaľ čo polointenzívna strecha ho potrebuje až dvojnásobok.

Daňou za ľahšiu skladbu je, samozrejme, menší výber rastlín, na druhú stranu sú extenzívne strechy veľmi nenáročné na údržbu, a to vrátane zalievania (väčšinou sú nasadené rozchodníky, machy a ďalšie rastliny, ktoré sa o seba po väčšinu roku starajú samy). Polointenzívne strechy majú zas väčšiu retenčnú schopnosť, čo má následne väčší vplyv aj na teplotu v okolí budovy. Polointenzívne strechy však už potrebujú určitú starostlivosť o rastliny a zavlažovanie.

Ak sa teda do celej skladby ešte pridá modrá strecha, ktorá počíta s hospodárením s dažďovou vodou, ide o hmotnosť minimálne 165 kg/m² a viac. Pri integrácii fotovoltického systému do vegetačnej strechy treba k celkovej hmotnosti vegetačnej strechy navyše pripočítať aj hmotnosť fotovoltických panelov. Nosná konštrukcia fotovoltiky sa pri biosolárnych strechách nekotví do strešnej konštrukcie, ale sa ukladá na hydroizolačnú vrstvu a kotví ju váha súvrstvia vegetačnej strechy.

Každú inštaláciu by tak mali realizovať odborníci, ktorí princípu skladby rozumejú a ktorí správne určia potrebnú výšku substrátu na spoľahlivé kotvenie fotovoltiky. Aj z tohto dôvodu je vhodné nechať inštaláciu posúdiť statikom, ktorý potvrdí, že fotovoltika bude s ohľadom na lokálne podmienky dostatočné prikotvená, ale predovšetkým, že zámer vydrží podstrešná nosná konštrukcia.

Cena inštalácie vegetačnej strechy s fotovoltikou sa líši v závislosti od požadovaného dizajnu a účelu montáže. Extenzívne strechy sú vo všeobecnosti najlacnejšie tak aj z hľadiska montáže, ako aj údržby. Naopak, intenzívne strechy sú drahé z hľadiska montáže a vyžadujú aj vysoké náklady na údržbu po ich realizácii.

Osadenie fotovoltiky na vegetačnej streche

V súčasnosti je možné fotovoltiku namontovať niekoľkými rôznymi spôsobmi, ktoré možno označiť ako naklápacie (či nastaviteľný) systémy a vertikálne systémy. Pri pochôdznych strechách možno zvážiť aj montáž vyvýšenej fotovoltiky, teda panelov osadených na konštrukcii pergoly, čo umožní vyrábať energiu a zároveň pestovať zeleň na streche, ale aj v tomto tienenom priestore tráviť čas. Naklápacie a vertikálne systémy sa kombinujú s extenzívnymi vegetačnými strechami, zatiaľ čo pergoly sa používajú predovšetkým na intenzívnych strechách.

Naklápacie systémy

Naklápacie fotovoltické systémy sa môžu montovať v rozličných konfiguráciách, ktoré sa riadia podľa orientácie budovy. Hovoríme tak o šikmej montáži „butterfly“ a sedlovej montáži. „Butterfly“ a sedlová montáž sú vhodné predovšetkým pre strechy s orientáciou východ/západ, obidve sú podobne vhodné a majú veľmi podobné výnosy. Odlišujú sa odvodom vody pri daždi.

Zatiaľ čo „butterfly“ vodu odvádza do strednej vrstvy a pod panely, sedlová fotovoltika vodu odvádza na okraj. V prvom prípade tak bude najbohatšia vegetácia pod panelmi, v druhom prípade bude vegetácie najviac obklopovať. Pre strechy, ktoré umožňujú orientáciu na juh, je potom najvhodnejšia šikmá montáž, keď všetky panely rešpektujú rovnakú orientáciu a sklon a vodu odvádzajú pod seba.

Vertikálne systémy

Hlavný rozdiel od predchádzajúceho spôsobu montáže spočíva v tom, že panely sú sklonené pod uhlom 90°, čo umožňuje maximálny zisk solárnej energie počas dňa. Vertikálne usporiadanie panelov umožňuje absorpciu slnečného žiarenia pri východe aj západe slnka, čo vytvára dva vrcholy solárnej radiácie počas dňa na rozdiel od jedného vrcholu pri naklápacích systémoch. Kľúčové na celej súhre zelene a fotovoltiky sú zisky energie.

Odparovanie vody z vegetácie ochladzuje spodnú časť panelov, ktorú sú namontované približne 300 mm nad substrátom, čo vedie k ich nepretržitému ochladzovaniu a ustáleniu teploty – aj počas najteplejších dní – približne 25 °C, čo je úplne ideálna teplota pre najlepšie fungovanie panelov. Štúdia [1] poukazuje na zisky až o 1,4 % vyššie ako pri bielych alebo čiernych strechách.

Štúdia uvedená v [4] uvádza experimentálny rozdiel v zisku 4,3 % a teoretický až 8,3 % v porovnaní so strechou bez zelene. Autori počas vlastnej štúdie nezistili dodatočné zisky, pripúšťajú však, že je potrebný ďalší výskum pre potvrdenie alebo vyvrátenie tohto záveru.

Ďalšie zdroje [2] (pozri tab.) sú však v odhadoch odvážnejšie a dodatočné zisky uvádzajú až v desiatkach percent. Samozrejme, platí, že čím vyššiu teplotu by strecha za normálnych okolností dosahovala, tým sú rozdiely markantnejšie.

Tab. Porovnanie jednotlivých montáží PV na vegetačnú strechu [2]

Materiál je dôležitý

Na stavebnom trhu existuje niekoľko rôznych typov fotovoltických panelov, ktoré sa líšia svojim výkonom, odporúčaným využitím a cenou. [3] opisuje rozdiely medzi jednotlivými typmi nasledovne – monokryštalický solárny panel je vyrobený z čistého kremíka, pohľadovo je čierny, dosahuje 20 % účinnosť, čo z neho robí najdrahší variant. Polykryštalický solárny panel je vyrobený z fragmentov kremíkových kryštálov roztavených dokopy, na pohľad je modrý a dosahuje účinnosť 15 až 17 %. Tretí, bežne dostupný variant sú tenkovrstvové panely (rovnako referované ako „film“), ktoré majú účinnosť približne 11 % a predstavujú najlacnejší variant.

Filmy predstavujú pomerne nový variant, ktorý možno vylepšiť pomocou celého radu materiálov (vrátane kremíku), farba filmu sa pohybuje medzi čiernou a modrou. Výber vhodného typu panelu potom závisí od konkrétnych podmienok a stavu nehnuteľnosti – pre nehnuteľnosti s dostatočným strešným priestorom sa odporúčajú polykaryštalické panely pre vhodný pomer výkonu a ceny, naopak, pre budovy s obmedzeným strešným priestorom sa odporúčajú vysokoúčinné monokryštalické panely a to aj napriek uvedeným vyšším nákladom. Tenkovrstvové panely sú vhodnejšie pre veľké komerčné strechy, pretože ich nižšia účinnosť je kompenzovaná dostatkom dostupného priestoru.

Pozitíva montáže

Medzi ďalšie prínosy biosolárnych striech patrí nepopierateľný pozitívny účinok z hľadiska redukcie CO₂. Ďalej je to vegetačná strecha ako taká, jej rastliny a skladba, ktoré umožňujú znižovanie emisií skleníkových plynov a úsporu emisií aj vďaka výrobe vlastnej ekologickej elektriny.

Tu, samozrejme, platí, že čím viac vegetačných či biosolárnych striech sa podarí realizovať, tým budú výsledky priaznivejšie. Viac o týchto možnostiach sa dočítate napr. v [5], ktorej autori realizovali meranie v Číne, v provincii Fu-ťien a [7] s meraním v Taiwanskom Sia-menu. Zistené dáta boli viac než uspokojivé.

Biosolárne strechy – jediné správne riešenie?

Nech už je to s prínosmi zelene pre fotovoltiku a jej výnos akokoľvek, treba uznať, že kombinácia vegetačných a solárnych striech má výhody, ktoré iné strechy ponúknuť nevedia a to predovšetkým s ohľadom na znižovanie emisií a riešenia už teraz viditeľného problému s tepelnými ostrovmi v mestách.

Už niekoľko rokov je totiž viac ako jasné, že letné teploty a horúce mestá nemožno riešiť len niekoľkými každoročne na kmeň orezanými stromami na uliciach. [6] sa venuje práve tejto téme v stredomorských podmienkach, kde uvádza jasný rozdiel medzi teplotami vegetačných striech nepolievaných, polievaných, fotovoltických striech a biosolárnych striech.

Z ich záverov vyplýva, že samotné strechy s fotovoltikou k vytváraniu tepelných ostrovov mnohokrát, naopak, prispievajú, vegetačné a biosolárne strechy majú veľmi malý efekt, kým poctivo zavlažované poskytujú veľmi uspokojivé dáta o znižovaní sálania dodatočného tepla do okolia.

Fotovoltika predstavuje riešenie pre všetkých, ktorí chcú lacnejšiu energiu a trochu zmierniť svoj vplyv na planétu, pre vegetačnú strechu sa rozhodujú tí, ktorí chcú mať chladnejšie podkrovné priestory a celkovo nižšiu teplotu v okolí budovy a k tomu záhradu na streche.

Biosolárna strecha je riešením pre tých nerozhodných či environmentálne zameraných. Ich veľkou nevýhodou a zároveň aj dôvodom, prečo je ešte stále iba okrajovým a nie masovo využívaným riešením, je samotná realizácia, ktorá vyžaduje novostavbu s optimálne nadimenzovanou podstrešnou konštrukciou alebo podobne zodpovedne pripravenou kompletnou rekonštrukciou strechy.

Od partnerov ASB

Moderné technológie výstavby viacúčelových ochranných a protihlukových valov z vystužených zemín

Vizuálne príťažlivá fotovoltika splývajúca so strechou

TEXT: Ing. Eliška Hřebenářová
FOTO: Shutterstock, detaily osadenia FV zinco-greenroof.com, skladba striech, greenville.cz

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály 3/2025