緑化屋根と屋上太陽光発電は、組み合わせることでバイオソーラー屋根を生み出せる2つの技術です。
バイオソーラー屋根は、生物多様性と発電量の両方を高めることができます。
緑化屋根は屋上の温度を和らげ、太陽光パネルの効率向上に役立つ可能性があります。
オーストラリアで行われた研究によると、バイオソーラー屋根は、ピーク時間帯には最大107%まで太陽光発電量を増やすことができます。
都市人口の増加と限られた空間が、緑化屋根や生きた植物で覆われたグリーンウォールの普及を後押ししています。生物多様性を高めることに加え、緑化屋根はもう一つ、思いがけず価値ある役割を果たす可能性があります。それは太陽光パネルの発電量を増やすことです。
太陽光パネルは25℃を超えて温度が上がると、その効率は著しく低下します。緑化屋根は屋上の温度を和らげます。そこで私たちは、緑化屋根が太陽光パネルの出力を低下させる熱の問題を解決できるかどうかを明らかにしたいと考えました。
私たちの研究では「バイオソーラー」緑化屋根（太陽光システムと緑化屋根を組み合わせたもの）と、同等の太陽光システムを備えた一般的な屋根を比較しました。生物多様性と太陽光発電量への影響を測定するとともに、パネルを設置した上で植物がどのように適応するかも調べました。
予想どおり、緑化屋根はより多くの生物多様性を育みました。平均最高温度を約8℃下げることで、ピーク時間帯の太陽光発電量を最大107%増加させました。植物の種類によって生育に差はあったものの、植生は繁茂しました。
これらの結果は、緑化屋根か太陽光屋根かを選ぶ必要はないことを示しています。両者を組み合わせれば、二重の恩恵を得ることができるのです。
この研究はどのように行われたのですか？
これまでの多くの研究では、単一の屋上を「緑化屋根」と「非緑化屋根」の区画に分けて、植生による違いを測定してきました。こうした研究には「空間的交絡」という問題があります。これは、近接する二つの空間が互いに影響し合うことを指します。例えば、涼しい緑化屋根の区画が、隣接する非緑化区画の温度を和らげてしまう可能性があります。
別々の建物を用いた研究では、建物同士が離れすぎていたり、構造が大きく異なっていたりして、比較が難しい場合があります。
私たちの研究で対象とした二棟の建物は、高さ、大きさ、形状が同じで、シドニーの中心業務地区において互いに隣接していました。唯一の違いは、ダラム・ハウスには緑化屋根があり、インターナショナル・ハウスにはなかったことです。
私たちは在来種と外来種の混合を選び、四季を通じて花を咲かせる草本類や非木本植物を取り混ぜて、多様な動物種を呼び寄せました。
バイオソーラー緑化屋根と一般的な屋根は、いずれも約1860平方メートルの同じ面積で、およそ3分の1が太陽光パネルで覆われていました。緑化屋根の約78%を植生が覆い、太陽光パネルは植栽面積の40%を覆っていました。
屋上にどの種が存在するかを特定するため、動きを感知するカメラを使用し、DNAの痕跡を採取しました。また、パネルの影が植物にどのような影響を与えたかを記録するため、緑化屋根の植生の変化を記録しました。
世界経済フォーラムは自然に関してどのような取り組みを行っていますか？
自然・気候センターは、気候、自然、経済開発の相互関係を理解できるよう、リーダーを支援しています。プラネタリーバウンダリー（地球の限界）の範囲内で、レジリエンスと繁栄を支える道筋を探るためのプラットフォームを提供しています。
分野や地域を超えた協力を可能にすることで、同センターは、共有された理解を実践的な気候および自然の解決策へと具体化するパートナーを支援しています。
パネルは植物にどのような影響を与えましたか？
屋外のエリアでは、当初植栽された群落と比べて、調査期間中の植生被覆の変化はわずかでした。
太陽光パネルのすぐ周辺では、植物の成長が最も速く、最も健全でした。いくつかの種は被覆面積が2倍になりました。この区域には、緑化屋根の植栽床を一日も早く完全に覆うため、成長の速い植生を選びました。
植生の変化が最も大きかったのは、太陽光パネルの直下およびその周囲のエリアでした。「ベビー・サンローズ」（Aptenia cordifolia）が優占種として現れました。比較的低い密度で植えられたにもかかわらず、パネルの下およびその周囲の大部分の空間を占めました。
これは意外な結果でした。植物が日当たりの良い場所よりも、パネルの下の日陰を好むとは予想していなかったからです。このことから、太陽光パネルによる日陰が、豊かで健全な屋上庭園の成長を妨げることはないと分かります。
生物多様性への影響はどのようなものでしたか？
緑化屋根と一般的な屋根の生物多様性を比較するため、環境DNA（eDNA）調査を用いました。両方の屋根から雨水の流出サンプルを採取し、市民科学者向けの携帯型「eDNAサンプリング機器」を使って現地で処理し、屋上に生息する生物が残したDNAの痕跡を検出しました。
eDNA調査では、多様な種を検出しました。その中には、他の調査手法では検出が難しい種（藻類や菌類など）も含まれていました。結果として、カメラで記録された鳥類の存在が確認されましたが、同時に、カメラでは捉えられなかった他の飛来鳥類の存在も明らかになりました。
全体として、緑化屋根では一般的な屋根と比べ、鳥類は4倍、昆虫、クモ、ヤスデなどの節足動物は7倍以上、カタツムリやナメクジの種は2倍多く生息していました。藻類や菌類などの微生物の多様性も、何倍もの規模で見られました。
喜ばしいことに、緑化屋根には都市では珍しい種も集まりました。その中には、ルリハナバチ（Amegilla cingulata）やメタリックなカメムシ（Scutiphora pedicellata）が含まれていました。
緑化屋根は温度をどのように変えましたか？
緑化屋根は、太陽光パネルの表面温度を最大9.63℃、屋根の表面温度を6.93℃低下させました。緑化屋根で平均ピーク温度が8℃下がれば、建物内の冷暖房に要するエネルギーを大幅に節約できます。
この温度低下により、太陽光パネルの最大出力は、月によって21～107%増加しました。性能モデリングによると、シドニー中心部の大規模な緑化屋根は、どの光量においても平均して電力を4.5%多く生み出すことができるとされています。
これらの結果は、緑化屋根か太陽光屋根かを選ぶ必要はないことを示しています。両者を組み合わせることで、バイオソーラー緑化屋根がもたらす多くの恩恵を享受できます。
バイオソーラー屋根は都市のネットゼロ実現に役立ちます
次のステップは、生物多様性を高めることに特化した緑化屋根とその植栽を設計することです。緑化屋根やその他のグリーンインフラは、都市の野生生物の活動を変化させ、やがては都市部以外の種を呼び寄せる可能性もあります。
私たちの緑化屋根は、雨水流出量を減らし、流出汚染物質の一部を除去し、建物を極端な温度から断熱する効果もありました。比較的安価なシステムでありながら、これらすべての機能を提供し、維持管理も手頃です。何より、エネルギーの投入はゼロです。
バイオソーラー緑化屋根は、ネットゼロの都市に大きく貢献できることは明らかです。必要なのは、現在ほかに用途のない空間だけです。
