Urban Photosynthesis; drie functies op één dak

Binnen het project Urban Photosynthesis is in de stedelijke omgeving gewerkt aan een integrale oplossing voor het zoveel mogelijk sluiten van waterkringlopen op gebouwniveau, gecombineerd met het opwekken van zonne-energie op groene daken met waterberging (blauwgroene daken). Op deze manier wordt gelijktijdig bijgedragen aan drie functies in verdichte stedelijke gebieden: vergroening, waterhergebruik en energieopwekking.

Met een toenemende bevolkingsdichtheid wereldwijd, en als gevolg van klimaatverandering – intensievere regenval en periodes met extreme droogte en hitte – hebben steden te maken met zowel wateroverlast als watertekorten. Oplossingen worden veelal gezocht in waterberging en groen op daken van gebouwen en bijvoorbeeld ondergrondse parkeerdekken. Voor blauwgroene oplossingen blijft echter minder of geen ruimte over, omdat vaak PV-panelen op daken worden geplaatst om te voldoen aan huidige vastgestelde duurzaamheidseisen. Tegelijkertijd kunnen deze PV-panelen slecht presteren wanneer ze een plek krijgen op conventionele zwarte daken. Urban Photosynthesis heeft voor deze problemen oplossingen aangereikt die leiden tot een win-win-win situatie.

Technologie

In verdichte steden zijn weinig ruimte en water beschikbaar voor optimale koeling, groene ruimte en opwekking van (zonne-)energie. Het aanvullen van watertekorten voor beplanting met drinkwater, is vanuit het oogpunt van kosten en duurzaamheid ongewenst. Het doel van dit onderzoeksproject was om met een oplossing te komen waardoor men bij de ontwikkeling van multifunctionele daken in steden niet langer hoeft te kiezen voor óf (blauw)groen óf PV-panelen, maar dat én-én een betrouwbare oplossing is. Een systeem dat beschikbaar grijs afvalwater op een natuurlijke wijze kan omzetten in irrigatiewater, is bruikbaar voor verkoeling, in aanvulling op het beschikbare regenwater. De hypothese is dat hierdoor ook bij lange droge perioden de verkoelende werking van het dak maximaal in stand blijft, zonder suppletie van drinkwater. Een andere hypothese is dat door een constante verdamping de efficiëntie van PV-panelen stijgt, waardoor eerder aan duurzaamheidseisen kan worden voldaan. Daardoor komt meer ruimte beschikbaar voor andere dakfuncties, zoals groen en/of waterberging en eventuele terrasruimte. Als laatste hypothese is getest of voldoende grijswater beschikbaar is en dit afdoende kan worden gezuiverd in een dunne substraatlaag op het dak met specifieke beplanting. Het project is uitgevoerd op het Aedes gebouwcomplex Mannoury (in Amsterdam) met twee identieke woontorens de zijn uitgevoerd met beplanting op alle niveaus: daken, balkons en de daktuin op de parkeergarage. Voor het onderzoek is het bovenste dak van één van de gebouwen (voorlopig) bewust zwart gelaten (bitumen zonder groen). Op beide bovenste daken van de torens zijn PV-panelen geplaatst. 

Uitdaging

Het project kende verschillende uitdagingen. Ten eerste is er de beschikbaarheid van water. Onder Nederlandse klimaatcondities is regenwater ’s zomers wekenlang onvoldoende voorhanden. In meer zuidelijk gelegen landen is deze situatie nog vele malen nijpender. Daarom is een andere continue waterbron nodig. We hebben hiervoor douchewater gebruikt, dat is gezuiverd via een helofytenfilter, geïntegreerd in een blauwgroen daksysteem. De zuivering zelf wordt hiermee onderdeel van het blauwgroene daksysteem, met planten die dit water verdampen. Vervolgens stroomt het gezuiverde water naar de drainage en waterretentielaag onder de vegetatie op de rest van het dak, waar het voor verdamping en koeling zorgt.

De tweede uitdaging is de PV-panelen zodanig in het daksysteem te integreren dat de verkoelende werking van de begroeiing optimaal tot zijn recht komt, terwijl de planten niet te veel in de schaduw staan. Om dit te bewerkstelligen zijn de temperatuur en opbrengst van de panelen op het blauwgroen dak vergeleken met die op het conventioneel dak.

Met de uitkomsten van het onderzoek is het ook belangrijk om toe te werken naar een ander beleid ten aanzien van duurzaamheidseisen. Momenteel wordt in de duurzaamheidsbeoordeling van een bouwproject het effect van een (blauw)groen dak namelijk nog niet meegenomen. Deze beoordeling pakt negatief uit wanneer minder PV-panelen worden geplaatst om ruimte te bieden aan waterberging en groen. In samenwerking met partners willen we daarom onderzoeken in hoeverre de projectresultaten dit beleid op een gewenste manier kunnen beïnvloeden.

Resultaten

In het onderzoek is aangetoond dat de zonnepanelen op een blauwgroen dak door de verkoelende werking van het groen een 4,4 % hogere opbrengst hebben dan op een bitumen dak. Dit resultaat is vastgelegd in een wetenschappelijk publicatie.

In het onderzoek is aangetoond dat douchewater uit de appartementen prima kan worden gezuiverd via een kleinschalig helofytenfilter dat is geïntegreerd op het dak. Op die manier hoeft niet te worden aangevuld met drinkwater in droge periodes. De resultaten zijn vastgelegd in een aparte rapportage.

De biodiversiteit van de beplanting en voorkomende insecten is niet specifiek onderzocht, maar de beplanting op het blauwgroene dak bestaat uit een zeer diverse bloeiende beplanting van vele soorten die goed in het Nederlandse ecosysteem passen.

De partners in dit project is het gelukt om het idee van een watersensitief, natuurinclusief en energiebewust gebouw om te zetten naar een succesvolle werkelijkheid. Ons onderzoek heeft laten zien dat er een win-win-win situatie ontstaat door water, energie en biodiversiteit te combineren. Het project biedt daarmee een blik op de toekomst van klimaatadaptief bouwen, die hopelijk andere projecten inspireert en laat zien dat er geen keuze hoeft te worden gemaakt tussen (blauw)groen óf zonnepanelen, maar dat de combinatie juist meerwaarde biedt.

Hieronder vindt u de link naar het eindrapport KWR 2023.115. Hierin zijn integraal opgenomen de publiekssamenvatting, de resultaten van het grijswatersysteem, de resultaten van een bewonersonderzoek, een tweetal presentaties en een overzicht van alle uitingen online en via geschreven media.