表面積をめぐる戦い

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緑の通り、緑の広場、緑のファサード、緑の屋根を備えた緑豊かな都市 - 都市部の緑化の必要性は広く認識されています。 冷房効果、微気候の改善、動植物の生物多様性、大雨時の雨の保持といった屋上緑化の利点もよく知られています。

広大な緑化屋根を備えた Sika SolarMount-1 (SSM1) システム。 写真: シカ

屋根、特に陸屋根は、この状況において特別な役割を果たします。 都市部では、太陽光や雨にさらされる面積が最も広いため、上記の利点を迅速に実現する最も簡単に拡張できる機会となります。

しかし、エネルギー転換（エネルギー危機）の過程において、これらの地域は同様に別の存在意義を持つ機能を持ちます。 表面は、電気エネルギー、クリーン エネルギー、持続可能なエネルギーを、消費者の場所で直接、確実に、コスト効率よく、そして最後に、想像を絶するほど大量に生成する必要があります。 太陽光発電 (PV) システムが家庭用または商用電力への貢献のみに相当するという時代は終わりました。 再生可能エネルギーの要件は現在一般に受け入れられており、その性質は次のとおりです: 100%!

これはどういう意味ですか？ 私たちはできるだけ早く、すべてのエネルギー部門を再生可能エネルギーで電力化する必要があります。 そして、これらは、よく知られている家庭用および商業用電力 (エネルギー部門 1) に加えて、他の 2 つの、部分的にははるかに大きなエネルギー部門です。 暖房部門とは別に、主に産業における熱の処理を意味する暖房部門と、陸上、水上、空中のモビリティ部門の広い範囲を指します。 多くの用途では、再生可能電力はすでに直接使用できますが、他の分野では、電気分解による再生可能電力の変換により、エネルギーキャリアとしての水素を生成することは避けられません。

このエネルギー転換の主な負担（電力）は、主に風力発電と太陽光発電という 2 つの技術にかかっています。 どちらのテクノロジーも利用可能で、迅速にインストールでき、クリーンで信頼性が高く、安全で安価です。 昼と夜、夏と冬、集中と分散、田舎と都市と水という点で、それらはほぼ完璧に相互補完します。

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どちらの技術も、大規模なエネルギーを生成するには何よりも必要なものが 1 つあります。それは土地です。 （表面）

都市部では風力発電を利用することは事実上不可能であるため、ここでは太陽光発電が最も重要です。 そして再び屋上へ。 屋根は再生エネルギーの生産に主に貢献する必要があります。 したがって、屋上の緑地との衝突は当然のことです。

しかし、なぜ両方を同時に実現できないのでしょうか? 緑化屋根と太陽光発電屋根のどちらかを選択する必要がありますか?

両方を行うことも可能です。 適切な計画を立てて適切な技術を使用すれば、屋根は既知の利点をすべて備えた緑の屋根になると同時に、無尽蔵でクリーンで安価なエネルギー源を提供することができます。

Sika は、ドイツのパートナーである Centroplan GmbH と協力して、このためのソリューションを開発しました。 この基盤は、平膜屋根用に特別に設計された太陽光発電設置システム、いわゆる Sika SolarMount-1 (SSM1) システムです。

緑のマットと根のないゾーン。 写真: シカさん。

従来の太陽光発電平屋根取付システムとの違いは、取付システムが屋根材に固定される方法にあります。 通常、アルミニウムの形材で作られた構造物は屋根材の上に置かれ、垂直方向（揚力）の力に対して石でバラストされます。 水平方向の力は、屋根用膜と太陽光発電設置システムの間の静摩擦によって屋根構造に安全に伝達されなければなりません。これはそれ自体が科学です。なぜなら、正しい摩擦係数を決定することに加えて、局所的な風や急流などの影響も考慮するからです。 PV システムが滑ったり浮き上がったりするのを防ぐために、負荷は PV 発電機の形状に完全に一致している必要があります。 実際には、これは通常、大規模で連続した PV モジュール アレイでのみ成功します。 これでは、緑地のためのスペースがほとんど、またはまったくなくなります。

Sika システムは、PV 発電機を屋根材に固定する根本的に異なる技術を使用しています。 Sika は、正確にフィットする成形部品、いわゆるソーラー クリックを使用しています。 屋根膜へのこのコネクタは、屋根膜自体と同じ材料 (PVC または FPO) で作られているため、熱風を使用して分子レベルで屋根膜に直接溶接できます。

PVC または FPO 屋根膜に直接溶接された PV ラック システム。 写真: シカさん。

太陽光発電システムと屋根は単一のユニットを形成します。 すべての水平力は事前に計算され、大きな安全確保とともに屋根材の膜に導入されます。 すべての垂直方向の力 (風の吸引力) もプロジェクト固有の基準に基づいて計算され、必要に応じて、一般に非常に小さなバラストによって PV 発電機の持ち上げを防止します。

屋上緑化を設置する前のSikaのSSM1軽量太陽光発電システム。 写真: シカ

この固定技術の利点は、屋根を最大限に保護できることです。 屋根構造に対する追加荷重が最小限であること。 屋上緑化の場合、太陽光発電装置の設計に最大限の柔軟性が得られます。 個々のシステム (1 モジュールから 8 モジュールまで) は、互いに完全に独立して、任意の距離で屋根上に設置できます。 これにより、屋根緑化のためのスペースが確保されます。

ドイツでは、特にディスカウント ストアで長年にわたってこのシステムの導入が成功しており、SSM1 グリーン システム開発の主な理由は、地方自治体が屋根エリアを屋上緑化エリアとして指定するよう要求したことでした。 ドイツの都市部における屋上緑化の主な機能は、大雨が降った際に雨水を貯めて洪水を防ぐことです。 当局の要件は、降雨流出係数 0.5 でした。これは、陸屋根から排水システムを通って都市下水道に流入する通常の量の降雨は、通常の半分の量に限定されることを意味します。

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SSM1 ソーラー パネルは高密度に形成されており、屋根の緑化と雨水の貯留を可能にします。 写真: シカさん。

ハノーバーのライプニッツ大学と協力して、SSM1 システムと屋根に置かれた緑色のマットを使用してさまざまなテストシリーズが実行されました。 その結果、非常に広い東西の太陽光発電システムであっても、モジュール列間の距離が短くても、緑化マットによって雨の流出係数を半分にするには十分であることがわかりました。

したがって、SSM1 グリーン システムを使用すると、グリーン太陽光発電屋根のあらゆる可能なバリエーションが考えられ、実現可能です。 最大のエネルギー収量で雨の流出係数を維持するための小さな緑地から、最大の生物多様性とより小さなエネルギー収量を備えた大規模な緑地まで。 このシステムは完全に適応可能です。

優先順位を認識し、それに応じて屋根エリアの使用を計画する場合、それぞれのバリエーションは意味をなします。 両方のタイプの緑化屋根および/または太陽光発電の利点を知っている場合は、次の設計原則を暗黙的に知っていることになります。未使用の屋根エリアは避けるべきです。

シーダムマットは、ソーラーパネルの列の間に雨水を保持する利点を提供します。 写真: シカさん。

屋根エリアを未使用のままにしないという原則を明確にするためには、面積 21 平方フィート (1.95 平方メートル)、電力約 410 ワットの標準的な PV モジュールの 1 年間の太陽エネルギー収量を知ること以上に明確なものはありません。

ボストン（マサチューセッツ州）では、標準モジュールは平均年間約 500 kWh の発電量を生み出します。

ロサンゼルス (カリフォルニア州) では、標準モジュールは年間約 620 kWh を発電します。

カリフォルニアの標準的な電気自動車は、1 つの標準的な PV モジュールから生成されたエネルギーで年間約 2,500 マイルの距離を走行できます。

複数の土地（表面）の使用と屋根の使用は、未来のアートです。 これらのテクノロジーを使用すると、未使用の土地や屋根スペースを将来私たちと私たちの環境のために利用できるようにする方法を決定でき、雨水管理の課題と 100% 再生可能エネルギーへの移行の必要性に対処するのに役立ちます。

統合された屋根緑化と太陽光発電システムは、ドイツ全土で非常に一般的です。 写真: シカさん。

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