Cobertura verde com painéis solares: como se combinam

Durante muito tempo, a cobertura plana foi disputada por duas soluções: ou painéis solares, ou cobertura verde. A diretiva europeia do desempenho energético dos edifícios, a EPBD 2024, prevê que as duas se combinem: o artigo 10.º manda ter em conta os telhados verdes nos critérios da obrigação de instalar energia solar, e o considerando 32 refere expressamente a combinação de instalações solares com telhados verdes. As passagens estão reunidas no artigo sobre coberturas verdes na EPBD 2024.

Uma cobertura verde solar, ou bio-solar, junta as duas funções na mesma área. Este artigo explica como se monta, o que a vegetação faz pelos painéis e o que convém prever no clima de Portugal.

Como funciona o suporte lastrado

O princípio é usar o peso da cobertura verde como lastro dos painéis. No sistema da Nophadrain, a montagem segue esta ordem:

1. Camada drenante. Sobre a cobertura limpa estende-se o ND SolarDrain, um geocompósito de drenagem com cerca de 750 kPa de resistência à compressão e uma reserva de água de cerca de 5,8 l/m², que integra filtro, drenagem e proteção.
2. Placas de base. Por cima da camada drenante colocam-se as placas de base do suporte, em geral uma por módulo, segundo um plano de implantação próprio de cada obra, que prevê os caminhos de manutenção e as sombras.
3. Malha de suporte do lastro. Entre as placas estende-se uma malha de fibra de vidro, que fica presa entre a placa de base e o montante. É sobre ela que assenta o substrato.
4. Montantes, perfis e contraventamento. Os montantes reguláveis fixam-se às placas de base, os perfis aos montantes e os contraventamentos dão estabilidade a cada fila.
5. Substrato e vegetação. O substrato extensivo, com a espessura definida no cálculo do lastro, espalha-se sobre a malha, e por cima colocam-se tapetes de vegetação de sedum, com o tubo de rega por baixo.
6. Módulos. Os painéis fixam-se aos perfis com grampos de extremidade e centrais.

O resultado é um suporte sem fixações à laje: não perfura a cobertura nem a camada drenante e não transmite pressão hidrostática à cobertura. O sistema serve orientações a sul e este-oeste e foi ensaiado em túnel de vento. A espessura de substrato, e o eventual lastro adicional, resultam de um cálculo de lastro feito para cada obra, com a altura do edifício, a exposição ao vento e a posição na cobertura. Os sistemas aplicam-se sobre qualquer impermeabilização.

Para a carga, o lastro não é um peso a mais: é o mesmo substrato que a cobertura verde teria. Numa cobertura solar sem vegetação, o lastro seria de betão, sem outra função. O artigo quanto pesa uma cobertura verde dá os valores de referência.

Painéis solares sobre vegetação semi-intensiva numa cobertura escolar. PS 41, Nova Iorque, EUA. Foto: Aloha Jon, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.

A vegetação arrefece os painéis

Os módulos fotovoltaicos de silício cristalino perdem potência quando aquecem. As fichas técnicas indicam-no no coeficiente de temperatura da potência, tipicamente da ordem de −0,3 a −0,5 % por cada grau acima dos 25 °C das condições de ensaio. Num dia de verão, um módulo trabalha muito acima dessa temperatura.

A temperatura do módulo depende do ar à sua volta e da superfície por baixo. Uma membrana escura ou uma camada de seixo rolado aquecem ao sol e irradiam calor para a face inferior dos módulos. Uma cobertura verde com vegetação ativa fica muito mais fresca: em medições de verão em Catânia, no sul de Itália, a superfície de uma cobertura extensiva atingiu um máximo de cerca de 29 °C, contra 56 °C numa cobertura cerâmica sem vegetação, como se descreve no artigo sobre conforto térmico. A evapotranspiração das plantas arrefece também o ar que passa sob os painéis.

O ganho de produção depende do clima, da altura dos módulos acima da vegetação, da ventilação e do estado das plantas. No verão em Portugal, depende sobretudo de uma condição: a vegetação tem de ter água. Com o substrato seco, as plantas fecham os estomas, a evapotranspiração para e o arrefecimento diminui precisamente nos dias de maior produção.

Rega e manutenção

Numa cobertura verde solar, a rega gota a gota faz parte do sistema, numa zona própria, com o tubo por baixo dos tapetes de vegetação e proteção antirraízes nos gotejadores, porque fica coberto. Mantém a vegetação ativa no verão, quando o arrefecimento dos módulos é mais útil, e mantém a cobertura vegetal fechada, o que dificulta a instalação de espécies espontâneas. A página rega descreve o sistema.

A manutenção junta duas rotinas:

• vegetação: limpeza de espécies espontâneas e corte das plantas que se aproximem da aresta inferior dos módulos, para não haver sombra;
• fotovoltaico: inspeção dos módulos, das ligações e dos suportes, segundo o plano do instalador.

Os caminhos de manutenção previstos no plano de implantação permitem as duas sem pisar a vegetação. Junto aos equipamentos elétricos e aos inversores, as faixas de seixo rolado sem vegetação e a vegetação regada e baixa reduzem a carga combustível na cobertura.

Plantas indicadas

A vegetação de uma cobertura verde solar é extensiva e baixa:

• sedum e outras suculentas rasteiras, em tapetes de vegetação pré-cultivados com várias espécies, que cobrem o substrato desde o primeiro dia;
• nas faixas entre filas e nos caminhos, os mesmos tapetes, que estabilizam o substrato que serve de lastro.

Evitam-se gramíneas e herbáceas altas na faixa à frente dos módulos. O guia de plantas da archiroof indica espécies adequadas ao clima de Portugal.

Exemplos

A Nophadrain instalou coberturas verdes solares em escolas na Alemanha, como a Albert-Schweitzer-Schule, em Dresden, com cerca de 450 m², e a Elly-Heuss-Knapp-Schule, em Neumünster, com cerca de 650 m², ambas com o sistema ND SolarDrain e tapetes de vegetação de sedum. A página cobertura verde solar mostra o corte de camadas e os produtos.

Quando a cobertura não chega

Uma cobertura verde solar tem menos módulos por metro quadrado do que uma cobertura só fotovoltaica, por causa dos caminhos e das distâncias entre filas. Quando a energia solar necessária excede o que a cobertura dá, as fachadas são a área seguinte. A archivolt compara as duas opções no artigo fachada solar ou painéis na cobertura.

Próximo passo

O plano de implantação dos módulos e o cálculo do lastro fazem-se para cada cobertura, com o projetista e o instalador fotovoltaico. A archiroof dá apoio ao projeto na definição do sistema, das camadas e da vegetação.

Fontes

• Nophadrain. ND Solar Mounting System for Green Roofs: mounting instructions (2024), traduzido nos downloads da archiroof.
• Nophadrain. Coberturas solares e ficha do ND SolarDrain. nophadrain.com
• Nophadrain. Projetos Albert-Schweitzer-Schule (Dresden, 2023) e Elly-Heuss-Knapp-Schule (Neumünster, 2024).
• Diretiva (UE) 2024/1275 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 24 de abril de 2024, relativa ao desempenho energético dos edifícios (reformulação), artigo 10.º, n.º 4, e considerando 32.
• Gagliano, A., Nocera, F., Detommaso, M., Evola, G. (2016). Thermal behavior of an extensive green roof: numerical simulations and experimental investigations. International Journal of Heat and Technology, 34 (Special Issue 2), S226–S234.