Combinazione di fotovoltaico e tetti verdi
Il verde fornisce protezione impermeabilizzante del tetto, raffreddamento e biodiversità
Combinazione di fotovoltaico e tetti verdi
Combinazione di fotovoltaico e tetti verdi – Foto: BuGG
La combinazione di fotovoltaico e tetti verdi è stata praticata in diverse varianti per decenni, ma i cosiddetti “tetti verdi solari” non sono affatto una cosa ovvia. Molti proprietari di edifici, progettisti ed esecutori hanno ancora riserve su questa combinazione o non sanno nemmeno che ciò sia possibile.
di Gunter Mann, Felix Mollenhauer
05.03.2021 – Stadt + Grün n. 3/2021
Qualche anno fa era comune non utilizzare l’energia generata privatamente, ma piuttosto immetterla nella rete elettrica pubblica grazie ai sussidi statali. Poiché ogni kW in uscita era redditizio, si è tentato di dotare i tetti della quantità massima di moduli fotovoltaici (FV). Tuttavia, a causa di un cambiamento nella legge, la remunerazione del feed-in è stata notevolmente ridotta ed è ora meno economicamente conveniente rispetto al risparmio ottenuto attraverso l’autoconsumo. L’utilizzo dell’elettricità prodotta per l’autoconsumo è ora l’opzione finanziariamente più interessante. Il dimensionamento dell’impianto fotovoltaico viene determinato in funzione delle quantità di energia richiesta dai consumatori. Di conseguenza, le aree del tetto non devono più essere completamente coperte con il fotovoltaico.
Effetti positivi dei tetti verdi se combinati con il fotovoltaico
Oltre a molti effetti positivi, i tetti verdi hanno anche vantaggi speciali che sono particolarmente importanti se combinati con il fotovoltaico. Se vengono utilizzati, poi, dei sistemi portanti di tetto verde solare, ci sono ulteriori vantaggi.
Aumento della resa
Negli impianti fotovoltaici, le temperature dell’ambiente circostante determinano le prestazioni dei moduli fotovoltaici. A seconda della quantità di luce solare, i moduli possono riscaldarsi fino a 90 gradi Celsius in estate. Ciò riduce la produzione fino al 25 percento rispetto alla potenza nominale. Le prestazioni possono diminuire fino allo 0,5 percento con ogni grado di aumento della temperatura, in base alle condizioni di test standard (STC) a 25 gradi Celsius e a seconda del tipo di cella.
Gli studi hanno dimostrato che l’evaporazione prodotta dai tetti verdi determina un effetto di raffreddamento. A differenza di altri materiali di copertura che si riscaldano fortemente, la temperatura della superficie con copertura verde rimane prossima a quella esterna. L’effetto di raffreddamento del tetto verde può aiutare a ridurre il riscaldamento dei moduli fotovoltaici. Poiché la temperatura superficiale e la radiazione termica a onde lunghe sono ridotte, non vi è quasi alcuna perdita di prestazioni del modulo. Di conseguenza, i tetti verdi in combinazione con i sistemi solari comportano vantaggi e aumentano la resa rispetto ai tetti non verdi. Tuttavia, un valore esatto non può essere determinato, poiché questo dipende dalle caratteristiche della singola istallazione, cioè principalmente da fattori come la posizione, la struttura del substrato e la posa del modulo.
Protezione dell’impermeabilizzazione del tetto
A differenza delle aree del tetto non verdi, il tetto verde protegge la delicata impermeabilizzazione del tetto non solo da temperature estreme e grandine, ma anche dall’impatto del calpestio derivante dai lavori di manutenzione. La necessità di riparazioni e ristrutturazioni è notevolmente inferiore se l’impermeabilizzazione del tetto è protetta dal verde.
Inoltre, nel caso di sistemi portanti con combinazione di tetti verdi e fotovoltaico, non sono necessari attraversamenti del tetto o altri interventi sull’impermeabilizzazione del tetto e sul tessuto edilizio. In questo modo è possibile evitare lavori di sigillatura del tetto costosi e soggetti a danni.
Evitare carichi puntuali
Poiché i sistemi di tetto verde solare portanti sono sostenuti dalla distribuzione uniforme del carico del substrato, non ci sono carichi puntuali (ad esempio attraverso le lastre di cemento), poiché vengono utilizzati sistemi di montaggio convenzionali.
Aumento della biodiversità
Un tetto verde solare può anche dare un contributo alla protezione delle specie. Con una struttura a strati e una selezione di piante adeguate, è possibile creare un tetto verde per la biodiversità. A seguito delle differenti condizioni di luce, ombra e umidità dovute ai moduli FV, sul tetto si hanno diverse condizioni climatiche. Queste possono anche contribuire ad aumentare la biodiversità della flora e della fauna.
Facile da posare
I sistemi di tetto verde solare fanno parte della struttura del tetto verde e possono essere completamente installati nel tetto verde compreso il sistema di montaggio per i pannelli solari. I sistemi sono relativamente leggeri, ma stabili e al sicuro dall’effetto aspirante del vento. Tenendo conto dei carichi necessari, questi sistemi di montaggio non richiedono un rinforzo aggiuntivo per il vento.
Inclinazione e orientamento del modulo
I sistemi solari possono essere installati sul tetto in un ambiente “esposto a sud” così come in un ambiente orientato in direzione “est-ovest”. La posa più idonea va scelta a seconda della situazione.
Istallazione a sud
Affinché i pannelli non siano ombreggiati, la distanza tra le file dei moduli deve essere sufficientemente ampia a seconda della latitudine geografica (e della posizione più bassa associata del sole), dell’altezza del modulo e dell’angolo di elevazione. Più a nord è il tetto, maggiori sono le distanze.
Istallazione est – ovest
Nella posa est-ovest, assicurarsi che le corsie tra i moduli siano sufficientemente larghe per la manutenzione del tetto verde e dell’impianto solare. Per evitare il sollevamento per aspirazione del vento, si consiglia di posizionare i bordi inferiori delle file di moduli esterni verso il parapetto.
Tetti verdi solari con orientamento est-ovest (sinistra) e sud. Foto: BuGG
Informazioni sulla progettazione per una combinazione di tetti verdi e fotovoltaico
Affinché la combinazione di fotovoltaico e tetti verdi funzioni in modo sostenibile per entrambe le aree di prestazione, sono necessarie pianificazione, esecuzione e manutenzione professionali.
Inclinazione del tetto
Per la soluzione di combinazione di fotovoltaico e tetti verdi, l’inclinazione del tetto non deve essere superiore a 5 gradi per sistemi portanti, al fine di evitare lo scivolamento dei sistemi stessi.
Sezione schematica di un tetto verde solare supportato dal carico. La struttura del tetto verde mantiene l’elevazione fotovoltaica saldamente in posizione e senza penetrazione nel tetto. Fig.: BuGG
Impermeabilizzazione del tetto
Non ci sono requisiti speciali per l’impermeabilizzazione del tetto durante l’installazione di sistemi solari. In combinazione con i tetti verdi, tuttavia, l’impermeabilizzazione del tetto deve essere antiradice secondo FLL o DIN EN 13948.
Isolamento termico
L’isolamento termico deve essere sufficientemente resistente alla pressione e resiliente. Nel caso di tetti rovesci, è necessario osservare la fisica dell’edificio e un metodo di costruzione aperto alla diffusione del vapore.
Carico di superficie
Il carico aggiuntivo di un impianto fotovoltaico o solare termico è di circa 20-60 chilogrammi per metro quadrato. Nel caso dei tetti verdi, è necessario tenere conto anche del peso della struttura del tetto verde e della vegetazione di circa 100-150 chilogrammi per metro quadrato. La scelta della struttura del tetto verde dipende dai supporti solari portanti sul carico necessario per assicurare la posizione.
Protezione contro i fulmini
La protezione contro i fulmini è necessaria per evitare danni all’impianto fotovolatico. Tutti gli elementi del sistema fotovoltaico devono quindi trovarsi all’interno del sistema di protezione contro i fulmini se è presente o deve ancora essere installata una protezione contro i fulmini esterna. Allo stesso tempo, deve essere mantenuta una distanza di sicurezza di almeno 0,5 metri dal sistema di protezione contro i fulmini.
Struttura di un tetto verde solare
La struttura di base dei tetti verdi solari portanti si presenta come segue sopra una struttura del tetto adatta con una guarnizione del tetto a prova di radice:
- Strato protettivo per proteggere l’impermeabilizzazione del tetto.
- L’elemento di base per i tetti verdi solari è solitamente una piastra di base per il riempimento e il carico. Questa piastra di base ha solitamente sia funzioni di drenaggio che di stoccaggio dell’acqua.
- Deve essere garantito un drenaggio continuo e senza problemi, attraverso la piastra di base stessa o uno strato di drenaggio sottostante.
- Il sistema di montaggio del modulo è fissato alla piastra di base con l’angolo di inclinazione richiesto. L’intero sistema è collegato tra loro da guide di montaggio modulari. I moduli solari sono posizionati sulle guide dei moduli e tenuti in posizione da morsetti per moduli.
- Le piastre di base sono riempite di substrato e quindi mantengono la loro stabilità. Lo strato di base della vegetazione può essere installato in continuo alla stessa altezza di costruzione di circa 8-10 centimetri, a seconda del tipo di inverdimento, del tipo di vegetazione e del carico minimo da raggiungere (con sistemi portanti) su tutta la superficie del tetto o in un modo ondulato (6-15 cm).
Vedere anche il capitolo successivo “Fattori di successo tetto verde solare”.
Selezione di piante ricca di specie e adatta per un tetto verde solare: sedum e specie erbacee a crescita bassa e densa. Foto: BuGG
Separazione delle attività per i tetti verdi solari: funzioni e compiti. Fig.: BuGG
Elementi di successo del tetto verde solare
Per l’implementazione sostenibile dei tetti verdi solari, devono essere osservati i seguenti principi (“fattori di successo”):
- ) Evitare di ombreggiare i moduli solari.
- ) Distanza tra le file sufficiente. I moduli e le file di moduli devono essere impostati in modo tale che la manutenzione sia facile da effettuare.
- ) Uso di sistemi per tetti verdi solari supportati (adatti) dal carico.
- ) Manutenzione regolare e professionale (cura e manutenzione).
- ) Coinvolgimento tempestivo di tutte le figure professionali coinvolte, compresa la pianificazione.
Evitare l’ombreggiamento dei moduli solari
Esistono varie opzioni per evitare che i moduli solari vengano ombreggiati da piante troppo alte:
- Distanza sufficientemente grande tra la superficie del substrato e il bordo inferiore del modulo di almeno 20 centimetri. A seconda della scelta delle piante, se necessario, la distanza dovrebbe essere anche maggiore. Si sono dimostrate utili distanze di almeno 30 centimetri.
- Utilizzo di piante idonee a bassa crescita e fitta copertura d’area. Si consigliano piante a bassa crescita con un’altezza massima di 15-20 centimetri e un’area densa in modo che i moduli solari non siano ombreggiati. Di regola, il progetto è l’inverdimento con sedum-muschio-erba. La scelta delle piante e dello sviluppo della vegetazione può essere influenzata dall’altezza della struttura del tetto verde e del substrato, a seconda delle condizioni regionali. Fondamentalmente, più alta è la struttura del tetto verde, più acqua è immagazzinata e più alta può essere la vegetazione. Anche se la bassa altezza del substrato e l’altezza massima delle piante limitano la scelta di queste ultime, si dovrebbe cercare di impiegare una vegetazione più ricca possibile di specie e che fiorisca dalla primavera all’autunno.
- Realizzazione di una fascia di ghiaia davanti ai moduli solari per limitare lo sviluppo dell’impianto del verde di copertura e, se necessario, per poterlo mantenere più facilmente.
- Posa di lastre di cemento davanti ai moduli solari per evitare lo sviluppo della vegetazione. Allo stesso tempo, i pannelli di cemento posati possono fungere da percorsi per la manutenzione.
- Bassa altezza del substrato (circa 5-8 cm) davanti ai moduli solari per escludere, così, le specie erbacee più alte. Nel caso di sistemi zavorrati, è necessario rispettare il carico minimo richiesto per la stabilità.
Distanza tra le file sufficiente
Devono essere previsti percorsi di manutenzione e protezione anticaduta per eseguire la cura e la manutenzione. Assicurarsi che vi sia una distanza sufficiente dal bordo del tetto e che le file di moduli siano distanziate l’una dall’altra (almeno 50-80 cm, a seconda dell’allineamento). I cavi e gli altri componenti appartenenti al sistema solare devono essere installati in modo tale che, ad esempio, gli impianti possano essere tagliati senza problemi.
Esempio di distanza sufficiente tra i moduli e il substrato e tra le file dei moduli. Fig.: BuGG
Rappresentazione schematica di un tetto verde solare con i moduli rivolti a sud (deviazioni relative al produttore e al sistema. Fig.: BuGG
Esempio di proprietà a Berlino: tetto verde solare portante con moduli piani rivolti a sud e distanza tra le file sufficientemente ampia. Foto: BuGG
Rappresentazione schematica di un tetto verde solare con allineamento est-ovest dei moduli (possibili deviazioni relative al produttore e al sistema). Fig.: BuGG
Tetto verde solare portante con posa est-ovest con spazi sufficientemente ampi tra modulo e sottofondo e tra i moduli. Foto: BuGG
Uso di sistemi di tetto verde solare a carico
I sistemi di tetto verde solare supportati dal carico sono preferiti, poiché le strutture di supporto dei pannelli fotovoltaici (telai) non intervengono nella sigillatura del tetto / struttura del tetto e quindi si evitano ponti termici e perdite. Il peso della struttura del tetto verde tiene saldamente i telai dei pannelli sul tetto. Diversi fornitori di sistemi per tetti verdi hanno tali sistemi nei loro programmi.
Manutenzione di tetti verdi solari (cura e manutenzione)
Sia i tetti verdi che i sistemi solari richiedono una manutenzione regolare e professionale. La manutenzione del tetto verde e del sistema di montaggio viene eseguita dalla società specializzata in tetti verdi, la manutenzione del sistema solare, inclusa l’elettronica, è responsabilità della società specializzata in impianti solari.
Tetto verde
Un tetto verde solare richiede più manutenzione di un tetto verde senza un sistema fotovoltaico, poiché è necessario garantire che le piante non ombreggino i moduli e che non vi sia una crescita indesiderata di piante sotto i moduli. I tetti verdi solari devono essere controllati 2-4 volte l’anno, soprattutto nelle fasi di crescita della vegetazione tra marzo e giugno e questa tagliata se necessario. In linea di principio, il tetto dovrebbe essere curato almeno una volta in primavera e una volta in autunno. In aggiunta a quanto sopra, le aree del bordo del tetto e i risvolti del tetto devono essere controllati per la penetrazione delle radici e così come il sistema di drenaggio.
Impianto fotovoltaico
L’ispezione annuale degli impianti si limita a un’ispezione visiva dell’impianto e, se necessario, alla pulizia dei moduli. Potrebbero essere necessarie le seguenti misure di manutenzione:
- Ispezioni visive regolari (per danni all’isolamento dei cavi, danni alle scatole di distribuzione, danni agli inverter o ad altri componenti)
- Ispezioni visive (dopo tempeste e temporali). Ispezione visiva annuale dell’impermeabilizzazione e degli attraversamenti del tetto, stabilità della sottostruttura e ispezione di tutte le parti del sistema per eventuali danni (influenze meteorologiche, depositi sui pannelli, vegetazione, cavi sospesi che possono ostacolare il manutentore del tetto durante il lavoro).
- Ogni quattro-cinque anni dovrebbe essere eseguito un test periodico secondo la norma DIN EN 62446.
Un’altra soluzione: il fotovoltaico adeguatamente separato dal tetto verde. Foto: BuGG
Conclusione e prospettive
Con una pianificazione previdente e coordinata e la successiva esecuzione, soluzioni di combinazione di tetti verdi e fotovoltaico (i cosiddetti tetti verdi solari) sono facilmente realizzabili. Combinano una moltitudine di effetti positivi. Particolarmente degni di nota sono i tetti verdi solari che sono tenuti sotto carico, le cui strtture fotovoltaiche sono tenute saldamente in posizione dal carico sul tetto verde.
La Federal Association of Building Green e. V. (BuGG) ha pubblicato due articoli sull’argomento: l’informazione specialistica BuGG “Tetto verde solare”, in cui si possono trovare informazioni dettagliate sul tetto verde solare, e il focus BuGG “Tetto verde solare”, che contiene i principi di pianificazione più importanti.