پشت‌بام‌های خورشیدی؛ گامی به‌سوی ساختمان‌های خودکفا در تولید انرژی

در هر ساعت، خورشید بیشتر از کل مصرف سالانه انرژی جهان به زمین انرژی می‌رساند. پشت‌بام‌های خورشیدی طراحی شده‌اند تا این انرژی را به‌خوبی مهار کنند. این پنل‌های مدرن و پیشرفته در حال تغییر نگاه ما به تولید انرژی هستند و با تولید انرژی پاک، می‌توانند ردپای کربن را تا 80 درصد کاهش دهند و در هزینه‌های انرژی صرفه‌جویی قابل‌توجهی ایجاد کنند. افزون بر این، پنل‌های خورشیدی امروزی نه‌تنها کارآمدتر و مقاوم‌تر شده‌اند، بلکه به‌زیبایی با معماری مدرن ترکیب می‌شوند و خانه‌ها را به منابع تولید انرژی تبدیل می‌کنند.

با تمرکز بیشتر بر کارایی انرژی در ساخت‌وساز، معماری پایدار دیگر فقط به کاهش مصرف انرژی محدود نمی‌شود؛ بلکه به تولید انرژی در محل نیز توجه دارد. در چند دهه اخیر، نصب پنل‌های خورشیدی یا فتوولتائیک (PV) به‌عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر در ساختمان‌های تجاری، صنعتی، اداری و حتی مسکونی محبوبیت زیادی پیدا کرده است.

بهره‌گیری از انرژی خورشیدی روی پشت‌بام‌های مسطح

بیشتر ساختمان‌های تجاری دارای پشت‌بام‌های مسطح هستند که بستر مناسبی برای نصب سیستم‌های خورشیدی فراهم می‌کنند و دسترسی به آنها نسبت به بام‌های شیب‌دار آسان‌تر است. یک سیستم پشت‌بام خورشیدی مسطح معمولاً شامل یک سازه باربر (یا عرشه سقف) است که پس از آن لایه سد بخار، لایه عایق‌کاری و در نهایت پوشش ضدآب قرار می‌گیرد. پنل‌های خورشیدی روی این لایه نهایی نصب می‌شوند. صرف‌نظر از نوع سیستم خورشیدی انتخابی، در مرحله طراحی باید کل سیستم سقف در نظر گرفته شود تا یک سیستم فتوولتائیک بادوام و پایدار ایجاد شود. اگر یکی از لایه‌ها دچار نقص شود، کل سیستم با مشکل مواجه خواهد شد. در صورت نیاز به تعمیر سقف، لازم است پنل‌های خورشیدی باز شده و دوباره نصب شوند که این امر می‌تواند هزینه‌های مالی و زیست‌محیطی قابل‌توجهی به همراه داشته باشد. بنابراین، انتخاب صحیح اجزای سقف از ابتدا برای جلوگیری از آسیب و تضمین عملکرد بهینه، مقاوم و بلندمدت ضروری است.

سرمایه‌گذاری روی سیستم‌های خورشیدی پشت‌بامی معمولاً بر اساس پیش‌بینی‌های مالی حداقل 20 تا 25 سال انجام می‌شود، بنابراین عمر مفید سیستم سقف نیز باید با این دوره همخوانی داشته باشد تا بازدهی به حداکثر برسد. علاوه بر انجام وظایف عایق‌کاری و ضدآب بودن، سیستم سقف باید تحمل رفت‌وآمدهای بیشتر در طول نصب و نگهداری را داشته باشد و بتواند وزن دائمی پایه‌ها و پنل‌های خورشیدی را نیز تحمل کند.

سه نوع سیستم فتوولتائیک برای نصب روی پشت‌بام‌های مسطح یا شیب‌دار وجود دارد:

• سیستم فتوولتائیک نفوذی: پنل‌ها روی پایه‌هایی نصب می‌شوند که به داخل پوشش سقف نفوذ می‌کنند. در این نوع، دقت در جزئیات آب‌بندی بسیار حیاتی است.
• سیستم فتوولتائیک بدون نفوذ: پنل‌ها روی پایه‌هایی نصب می‌شوند که بدون اتصال به پوشش سقف، با استفاده از وزنه در جای خود نگه داشته می‌شوند.
• لمینت‌ها: نوارهای فتوولتائیک مستقیماً روی پوشش سقف چسبانده می‌شوند.

آیا رنگ پوشش سقف بر عملکرد خورشیدی تأثیر دارد؟

سقف‌های روشن که به دلیل بازتابندگی بالا شناخته می‌شوند، گرمای کمتری نسبت به سقف‌های تیره جذب می‌کنند و به کاهش مصرف انرژی برای خنک‌سازی ساختمان کمک می‌کنند. معمولاً تصور می‌شود که ترکیب پنل‌های خورشیدی با سقف‌های سفید یا خاکستری روشن، بهره‌وری سیستم خورشیدی را افزایش می‌دهد. اما یک مطالعه توسط شرکت Elevate ، این فرضیه را به چالش کشیده است.

در این مطالعه، دو نمونه واقعی از پشت‌بام‌های خورشیدی بررسی شدند؛ نتایج نشان داد که رنگ سقف تأثیر زیادی بر عملکرد بلندمدت سیستم خورشیدی ندارد. این یافته چندان هم تعجب‌آور نیست؛ چرا که مطالعات متعدد قبلی نشان داده‌اند سقف‌های سفید در سه سال اول نیمی از بازتابندگی اولیه خود را از دست می‌دهند.

صرف‌نظر از نوع سیستم خورشیدی، کل سیستم سقف باید در مرحله طراحی به طور دقیق موردتوجه قرار گیرد تا راه‌حلی بادوام و کارآمد ارائه شود. اگر یک‌لایه از سیستم سقف دچار آسیب شود، کل سیستم با مشکل مواجه خواهد شد. در صورت نیاز به تعمیر سقف، پنل‌های خورشیدی باید جدا و دوباره نصب شوند که هزینه‌های مالی و زیست‌محیطی قابل‌توجهی ایجاد می‌کند؛ بنابراین، انتخاب درست اجزای سقف از همان ابتدا، برای جلوگیری از آسیب و تضمین عملکرد بهینه و پایدار ضروری است.