Description succincte
(Allemand)
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Bifaziale und monofaziale PV-Module werden auf einem begrünten Flachdach in verschiedenen Aufständerungsformen installiert. Erträge klassischer Anordnungen werden mit jenen bei vertikaler Installation bifazialer Module verglichen, welche günstig sein kann um Zielkonflikte zwischen PV und Begrünung zu minimieren. Um einen möglichst hohen Ertrag zu ermöglichen wird ein Gründach mit hohem Reflexionsvermögen und niedrigem Bewuchs realisiert, sowie eine angepasste Unterkonstruktion entwickelt. Hierzu wird ein spezielles Substrat sowie angepasstes Saatgut eingesetzt und die Qualität der Begrünung verglichen. Die resultierenden Standortbedingungen und die Biodiversität werden vergleichend untersucht. Durch die tendenziell höheren notwendigen Schichtdicken der Substrate zur Ballastierung erhöht sich die Wasserspeicherung und die damit verbundene Klimatisierungsleistung des Daches. Ziel des Projekts ist der Entwurf und Test eines praxistauglichen Gesamtpakets zur Kombination von Gründach und PV.
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Description succincte
(Anglais)
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Bifacial and monofacial PV modules are mounted on a green flat roof in various installation modes. The yield of typical installation types is compared with those of vertically installed bifacial modules. Vertical installation of bifacial modules can be a suitable means to minimize conflicting demands of green roofs and PV. To maximize the yield a green roof with high albedo and low-growing plants will be realized and an adapted sub-construction is developed. Special seeds and substrate material will be used for the realization; the quality of the greening is analyzed. Due to the potentially increased substrate volume that is necessary to provide sufficient stability for the vertically installed modules the water rétention and the desired bénéficiai climatization effect of the roof is increased. Goal of the project is to design and test a complété solution that enables a combination of green roofs and PV.
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Description succincte
(Français)
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Des modules PV bifaciaux et monofaciaux sont installés sur un toit plat végétalisé dans différentes configurations. Les rendements des installations classiques sont comparés à ceux des installations verticales de modules bifaciaux, qui peuvent être favorables pour minimiser les conflits d'objectifs entre le PV et la végétation. Afin d'obtenir le meilleur rendement possible, un toit vert à haute réflectivité et à faible végétation est réalisé et une sous-structure adaptée est développée. Pour ce faire, un substrat spécial ainsi que des semences adaptées sont utilisés et la qualité de la végétalisation est comparée. Les conditions du site et la biodiversité qui en résultent font l'objet d'une étude comparative. En raison de la tendance à l'augmentation des épaisseurs de couche nécessaires des substrats pour le lestage, le stockage de l'eau et la capacité de climatisation du toit qui en découle augmentent. L'objectif du projet est de concevoir et de tester un ensemble de solutions pratiques combinant un toit vert et une installation photovoltaïque.
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Rapport final
(Allemand)
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Ökologisch wertvoll begrünte Flachdächer sind sinnvoll und werden wegen ihrer positiven Effekte (Re-genwasserretention, Urban Heating, Biodiversität, ...) zunehmend gefordert. In diesem P&D-Projekt wurden auf einem solchen Gründach vertikal installierte bifaziale PV-Systeme mit nun kommerziell ver-fügbaren Komponenten installiert und mit konventionellen Systemen verglichen. Hohe Substratdicke und guter Wasserrückhalt führen zu einem vergleichsweise starken Bewuchs ohne Bewässerungsbe-darf, der dank der vertikalen Module dennoch gut zu pflegen ist (1-2 Einsätze/Jahr und 10-20 CHF/kWp). Die Regenwasserretention wurde mit Wasserspeicherelementen, Drosseln und speziellem Substrat op-timiert. Das Projekt kann als wegweisend für Dachbegrünungen mit hohem Wasserrückhalt und den-noch sonnigen Standortbedingungen (vertikale PV) angesehen werden, auf dem auch feuchteliebende Arten gefunden werden konnten. Ein Flächenbelegungsgrad der vertikalen PV-Teilsysteme von 50 % wurde als Kompromiss aus absolutem Energieertrag und gegenseitiger Verschattung der vertikalen Mo-dule gewählt. Im Vergleich zu einer klassischen, flachen PV-Anlage mit gleichem Flächennutzungsgrad auf einem Kiesdach liegen die Kosten des Solargründachs wie im Projekt realisiert bei +15-25 % Invest für Butterfly auf Gründach und +25-35 % Invest für Vertikal auf Gründach. Die vertikalen Systeme liefern dabei 70-95 % der Energieerträge von konventionellen Systemen, je nach Jahr und ausgewähltem Ver-gleichssystem. Unterschiede durch die Substratalbedo wurden durch den Bewuchs in kurzer Zeit nivel-liert. Unter Berücksichtigung des Verschattungsszenarios lassen sich auch Erträge vertikaler Systeme innerhalb der Messwert-Schwankungsbreite der Teilsysteme simulieren. Dichtere Belegungen als hier umgesetzt wurden simuliert und mit miniaturisierten Systemen getestet, um das Potenzial noch höherer Gesamterträge zu untersuchen.
Documents annexés
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Rapport final
(Anglais)
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Flat green roofs with a high ecological value are useful and increasingly in demand due to their positive effects (rainwater retention, district heating, biodiversity, etc.). In this P&D project, two-sided photovoltaic systems installed vertically on such a green roof were installed using components now available on the market and compared with conventional systems. The high density of the substrate and good water retention mean that vegetation is relatively strong, with no need for watering, but can be well maintained thanks to the vertical modules (1 to 2 interventions per year and 10-20 CHF/kWp). Rainwater retention has been optimized with water storage elements, flow reducers and a special substrate. The project can be considered a forerunner in green roofs with high water retention and sunny site conditions (vertical PV), on which moisture-loving species could also be found. A vertical PV subsystem surface occupancy rate of 50% was chosen as a compromise between absolute energy yield and mutual shading of the vertical modules. Compared with a conventional flat PV installation with the same surface utilization rate on a gravel roof, the costs of the solar green roof as realized in the project are +15-25% investment for Butterfly on green roof and +25-35% investment for Vertical on green roof. Vertical systems provide 70-95% of the energy produced by conventional systems, depending on the year and the comparison system chosen. Differences in substrate albedo were quickly compensated for by the vegetation. Taking into account the shading scenario, it is also possible to simulate the yields of vertical systems within the fluctuation range of the measured values of the subsystems. Denser occupancies than those implemented here were simulated and tested with miniaturized systems to investigate the potential for even higher glo-bal yields.
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Rapport final
(Français)
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Les toits plats végétalisés à haute valeur écologique sont utiles et de plus en plus demandés en raison de leurs effets positifs (rétention d'eau de pluie, chauffage urbain, biodiversité, ...). Dans ce projet P&D, des systèmes photovoltaïques bifaces installés verticalement sur un tel toit vert ont été installés avec des composants désormais disponibles sur le marché et comparés à des systèmes conventionnels. La densité élevée du substrat et la bonne rétention d'eau permettent d'obtenir une végétation relativement forte, sans besoin d'arrosage, qui peut néanmoins être bien entretenue grâce aux modules verticaux (1 à 2 interventions par an et 10-20 CHF/kWp). La rétention de l'eau de pluie a été optimisée à l'aide d'éléments de stockage de l'eau, de réducteurs de débit et d'un substrat spécial. Le projet peut être considéré comme précurseur en matière de toitures végétalisées avec une rétention d'eau élevée et des conditions d'emplacement ensoleillées (PV vertical), sur lesquelles des espèces aimant l'humidité ont également pu être trouvées. Un taux d'occupation de la surface des sous-systèmes PV verticaux de 50 % a été choisi comme compromis entre le rendement énergétique absolu et l'ombrage mutuel des modules verticaux. Par rapport à une installation PV classique à plat avec le même taux d'utilisation de la surface sur un toit en gravier, les coûts du toit vert solaire tel que réalisé dans le projet sont de +15-25 % d'investissement pour Butterfly sur toit vert et de +25-35 % d'investissement pour Vertical sur toit vert. Les systèmes verticaux fournissent 70 à 95 % de l'énergie produite par les systèmes convention-nels, selon l'année et le système de comparaison choisi. Les différences d'albédo du substrat ont été compensées en peu de temps par la végétation. En tenant compte du scénario d'ombrage, il est égale-ment possible de simuler les rendements des systèmes verticaux dans la marge de fluctuation des valeurs mesurées des sous-systèmes. Des occupations plus denses que celles mises en oeuvre ici ont été simulées et testées avec des systèmes miniaturisés afin d'étudier le potentiel de rendements glo-baux encore plus élevés.
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