الأسطح الشمسية والخضراء.. ثنائي متفاهم بمعركة المناخ في المدن
الأسطح الخضراء والطاقة الشمسية على الأسطح هما تقنيتان يمكن دمجهما لإنشاء أسطح تعمل بالطاقة الشمسية.
وجدت دراسة في أستراليا أن الأسطح الشمسية يمكن أن تزيد من توليد الطاقة الشمسية بنسبة تصل إلى 107% خلال فترات الذروة.
ويؤدي تزايد عدد سكان المدن والمساحة المحدودة إلى تبني الأسطح الخضراء والجدران الخضراء المغطاة بالنباتات الحية. وبالإضافة إلى تعزيز التنوع البيولوجي، يمكن للأسطح الخضراء أن تلعب دوراً قيماً آخر غير متوقع من خلال زيادة إنتاج الكهرباء من الألواح الشمسية.
إلا أنه مع ارتفاع حرارة الألواح الشمسية إلى ما فوق 25 درجة مئوية، تنخفض كفاءتها بشكل ملحوظ. بينما الأسطح الخضراء توفر درجات حرارة معتدلة على الأسطح. لذلك أراد المنتدى الاقتصادي العالمي أن يعرف هل يمكن للأسطح الخضراء أن تساعد في حل مشكلة الحرارة التي تقلل من إنتاج الألواح الشمسية؟
فقد قارن بحث المنتدى بين السقف الأخضر "الذي يعمل بالطاقة الشمسية" ــ وهو السقف الذي يجمع بين النظام الشمسي والسقف الأخضر ــ والسقف التقليدي المماثل مع نظام شمسي مكافئ. وقاموا بقياس التأثيرات على التنوع البيولوجي وإنتاج الطاقة الشمسية، وكذلك كيفية تعامل النباتات مع تركيب الألواح فوقها.
ووجدوا أن السقف الأخضر دعم قدرًا أكبر بكثير من التنوع البيولوجي، كما قد يتوقع المرء. ومن خلال خفض متوسط درجات الحرارة القصوى بنحو 8 درجات مئوية، أدى ذلك إلى زيادة توليد الطاقة الشمسية بنسبة تصل إلى 107% خلال فترات الذروة. وبينما تفوقت بعض الأنواع النباتية على غيرها، ازدهرت النباتات.
تظهر هذه النتائج أنه ليس علينا الاختيار بين السقف الأخضر أو السقف الشمسي: يمكننا الجمع بين الاثنين وجني المكافآت المضاعفة.
كيف كانت الدراسة التي أجريت؟
لقد اختبرت العديد من الدراسات سطحًا واحدًا مقسمًا إلى أقسام "السقف الأخضر" و"السقف غير الأخضر" لقياس الاختلافات الناجمة عن الغطاء النباتي. إحدى مشكلات مثل هذه الدراسات هي "الإرباك المكاني" - أي تأثير مكانين قريبين على بعضهما البعض. لذلك، على سبيل المثال، يمكن لقسم السقف الأخضر الأكثر برودة أن يخفف درجة حرارة القسم غير الأخضر المجاور له.
في الدراسات التي تستخدم مباني متميزة، قد تكون المباني متباعدة جدًا أو مختلفة جدًا في البناء بحيث لا يمكن مقارنتها.
كان المبنيان في الدراسة بنفس الارتفاع والحجم والشكل ويقعان بجوار بعضهما البعض في المنطقة التجارية المركزية في سيدني. كان الاختلاف الوحيد هو أن Daramu House كان له سقف أخضر بينما لم يكن International House كذلك.
لقد تم اختيار مزيجًا من الأعشاب المحلية وغير المحلية والنباتات غير الخشبية، والتي من شأنها أن تزدهر في جميع الفصول، لجذب أنواع الحيوانات المتنوعة.
كان للسقف الأخضر الذي يعمل بالطاقة الشمسية والسقف التقليدي نفس المساحة، حوالي 1860 مترًا مربعًا، مع تغطية ثلثها تقريبًا بالألواح الشمسية. غطت النباتات حوالي 78% من السطح الأخضر وغطت الألواح الشمسية 40% من هذه المساحة المزروعة.
لتحديد الأنواع التي كانت موجودة على الأسطح، تم استخدام كاميرات استشعار الحركة وأخذ عينات من آثار الحمض النووي. ثم توثيق التغييرات في الغطاء النباتي للأسطح الخضراء لتسجيل مدى تأثير التظليل بالألواح الشمسية على النباتات.
كيف أثرت الألواح على النباتات؟
في المناطق المفتوحة، تم ملاحظة تغيرات طفيفة في الغطاء النباتي خلال فترة الدراسة مقارنة بالمجتمع المزروع الأولي.
وكان نمو النباتات أسرع وأكثر صحة في المناطق المحيطة مباشرة بالألواح الشمسية. وتضاعفت عدة أنواع في التغطية. كما اُختيرت نباتات سريعة النمو لهذا القسم لتحقيق التغطية الكاملة لأسرة الأسطح الخضراء في أسرع وقت ممكن.
هذا وقد تغير الغطاء النباتي أكثر في المناطق الواقعة أسفل الألواح الشمسية مباشرة والمحيطة بها. كما ظهرت زهرة الشمس الصغيرة، Aptenia cordifolia، باعتبارها النبات المهيمن. وقد احتلت معظم المساحة الموجودة أسفل الألواح الشمسية ومحيطها، على الرغم من أنها زرعت بكثافة منخفضة نسبيًا.
كان هذا مفاجئًا: لم يكن من المتوقع أن تفضل النباتات المناطق المظللة أسفل الألواح على المناطق المفتوحة. وهذا يدل على أن التظليل بالألواح الشمسية لن يمنع نمو حدائق الأسطح الكاملة والصحية.
ما هي آثار التنوع البيولوجي؟
تم استخدام مسوحات الحمض النووي البيئي (eDNA) لمقارنة التنوع البيولوجي على السطح الأخضر والسقف التقليدي. تم جمع عينات جريان المياه من كلا السطحين ومعالجتها في الموقع باستخدام معدات أخذ عينات eDNA المحمولة للكشف عن آثار الحمض النووي للأنواع الموجودة على السطح.
كشفت مسوحات eDNA عن مجموعة متنوعة من الأنواع. وشملت هذه بعض الأنواع (مثل الطحالب والفطريات) التي لا يمكن اكتشافها بسهولة باستخدام طرق المسح الأخرى. وأكدت النتائج وجود أنواع من الطيور سجلتها الكاميرات، لكنها أظهرت أيضًا أن أنواع الطيور الزائرة الأخرى لم تكتشفها الكاميرات.
بشكل عام، كان السقف الأخضر يدعم أربعة أضعاف عدد أنواع الطيور، وأكثر من سبعة أضعاف عدد المفصليات مثل الحشرات والعناكب والديدان الألفية، وضعف عدد أنواع الحلزون والبزاقة مثل السقف التقليدي. كان هناك تنوع في الكائنات الحية الدقيقة مثل الطحالب والفطريات عدة مرات.
ومن المشجع أن السطح الأخضر اجتذب أنواعًا غير متوقعة في المدينة. وشملت هذه الحشرات النحل ذو النطاقات الزرقاء (Amegilla cingulata) والبق ذي الدرع المعدني (Scutiphora pedicellata).
