Solaranlagen auf Gründächern

Aufgeständerte Solaranlage auf extensivem Gründach

Am häufigsten werden Solaranlagen auf extensiv begrünten Flachdächern mit niedrigwüchsigen Pflanzen wie Sukkulenten, Moosen und Sedumpflanzen installiert. Das hat einen einfachen Grund: Die Vegetation darf die PV-Module bzw. Solarthermie-Kollektoren nicht verschatten. Die Pflanzen sind zudem pflegearm und passen sich an die verschiedenen Lichtverhältnisse des Daches an.

Es ist auch möglich, eine Solaranlage auf einem Retentionsgründach zu installieren – hier wird Regenwasser zusätzlich in speziellen Kunststoffboxen unter der Begrünung zwischengespeichert.

Um möglichst viel Ertrag zu bringen, werden PV-Anlagen abhängig der Ausrichtung meist in einem Winkel von 10° bis 35°, Solarthermie-Anlagen eher in einem Winkel von 30° bis 45° aufgeständert. Mindestens 20 bis 30 Zentimeter sollten zwischen der Begrünung und der Unterkonstruktion der Module bzw. Kollektoren liegen.

Ein ausreichender Abstand zwischen Begrünung und Solaranlage ist darüber hinaus für die volle Wirkung der sogenannten Verdunstungskühlung wichtig. Dadurch, dass die Pflanzen an ihren Blattoberflächen Wasser verdunsten, kühlen sie nicht nur die Umgebung, sondern auch die Solaranlage. Dieser kühlende Effekt steigert die Leistung einer Photovoltaikanlage.

Zu empfehlen sind auflastgehaltene (ballastierte) Systeme, bei denen der Gründachaufbau (insbesondere Substrat und Bepflanzung) die Solaranlage hält. Eine extensive Dachbegrünung wiegt in etwa so viel wie ein lose verlegter Kiesbelag. Das reicht i.d.R., um die Anlage bei Sturm zu sichern. Im Unterschied zu befestigten Systemen muss die Aufständerung der Solaranlage bei auflastgehaltenen Systemen also nicht im Dach selbst verankert werden. Projektbezogen werden hierfür Ballastierungsberechnungen durchgeführt. Befestigte Systeme bringen das Risiko mit sich, dass die Dachkonstruktion undicht wird oder Wärmebrücken entstehen, denn für eine Verankerung müssen die Abdichtungsbahnen, die unter anderem den Dämmstoff vor Feuchtigkeit schützen, durchbohrt werden.

Sowohl Solaranlage als auch Dachbegrünung müssen regelmäßig gepflegt und gewartet werden. Wartungswege und Absturzsicherungen müssen deshalb mit eingeplant werden (zu Wartung und Pflege von Dachbegrünungen siehe unser Maßnahmen-Handbuch Dachbegrünung).

PV- und Solarthermie-Anlagen sind nahezu wartungsfrei. Es reicht in der Regel eine jährliche Sichtkontrolle, um mögliche Schäden zu entdecken. Auch nach Sturm oder Gewitter ist es sinnvoll, sich die Anlage und die Unterkonstruktion genauer anzusehen. Einige Firmen bieten bereits eine elektronische Fernüberwachung der Module an. Alle 4 bis 5 Jahre sollte die Solaranlage von einem Fachbetrieb genauer überprüft werden.

Ist die Anlage stark verschmutzt, muss sie gereinigt werden. Auch liegengebliebener Schnee muss entfernt werden, damit die Anlage weiter Strom erzeugt. Bei Modulen mit einer Neigung von 12 Grad oder mehr werden Verschmutzungen allerdings normalerweise vom Regen heruntergespült und Schnee rutscht ab.

Am einfachsten, pflege- und kostengünstigsten ist es, das Substrat gleichmäßig etwa 8 bis 10 Zentimeter hoch zu verlegen und mit niedrigen, pflegearmen Saatgutmischungen zu begrünen.

Eine aufwändigere, dafür aber struktur- und artenreichere Variante ist, das Substrat wellenförmig zwischen 6 und 15 Zentimetern hoch aufzubauen. Wichtig dabei ist, dass vor den Solarmodulen weniger Substrat liegt als unter und hinter ihnen. Sie könnten sonst durch höherwüchsige Pflanzen verschattet werden.

Eine höhere Substratschicht muss je nach Ballastierungsberechnung gerade in den Rand- und Eckbereichen eines Daches umgesetzt werden, um eine auflastgehaltene Solaranlage an diesen windexponierten Stellen zu sichern. Allerdings kann mehr Substrat dazu führen, dass die Pflanzen hier höher wachsen als beabsichtigt und regelmäßig zurückgeschnitten werden müssen.

Vertikale Solaranlage

Es gibt inzwischen auch senkrecht stehende, sogenannte bifaziale Photovoltaikmodule. Bifazial bedeutet wörtlich zweigesichtig, die Module haben eine transparente Rückseite – bei herkömmlichen Modulen ist sie lichtundurchlässig. Sie können sowohl die Sonneneinstrahlung auf der Vorder- als auch auf der Rückseite in elektrische Energie umwandeln.

Vertikale stehende PV-Module haben den Vorteil, dass bei einer Ost-West-Ausrichtung (Solarflächen zeigen Richtung Osten und Westen) sowohl am Vor- als auch am Nachmittag besonders viel Strom erzeugt wird, er also besser über den Tag verteilt produziert und genutzt werden kann. Je nachdem, wie stark der Untergrund das Licht reflektiert, ist der Stromertrag um bis zu 16 Prozent höher als bei Standardmodulen. Die Reflexion lässt sich durch silberlaubige Pflanzen wie bestimmte Thymian- und Sonnenröschenarten und helles Substrat oder weißen Zierkies erhöhen.

Ein weiterer Vorteil einer senkrechten PV-Anlage ist, dass kein Schnee darauf liegenbleibt und die Stromproduktion mindern kann. Auch um eine mögliche Verschattung durch die Pflanzen muss man sich in den meisten Fällen keine Gedanken machen, da die Module hoch genug sind.

Senkrechte Solarmodule können (und sollten) ebenfalls auflastgetragen montiert, also nur vom Substrat gehalten werden. Da sie allerdings stärker dem Wind ausgesetzt sind als eine klassisch aufgeständerte Anlage, muss je nach Ergebnis der Ballastierungsberechnung die Substratschicht höher und damit schwerer sein. Alternativ ist die Attika höher zu ziehen, um den Wind über die Anlage zu leiten.

Gründach und Solarthermie

Die meisten Solarthermie-Anlagen lassen sich ebenfalls gut mit einer Dachbegrünung kombinieren. Die Grundvoraussetzungen sind die gleichen wie bei einer PV-Anlage. Der Wirkungsgrad von Solarthermie ist allerdings umso größer, je wärmer die Umgebungstemperatur ist. Anders als bei einer PV-Anlage ist die Verdunstungskühlung, die von einem begrünten Dach ausgeht, hier deshalb nicht von Vorteil. Vor allem bei Vakuumröhren-, aber auch bei Flachkollektoren beeinflusst der kühlende Effekt die Leistung allerdings auch nicht wesentlich. Anders sieht es bei offenen Absorbern aus – das sind einfache Kunststoffrohre, die direkt auf dem Dach verlegt werden. Für einen optimalen Betrieb benötigen sie warme Flächen und sind deshalb für die Kombination mit einem Gründach nicht zu empfehlen.

Solarthermie-Kollektoren werden in der Regel steiler auf dem Dach platziert als PV-Anlagen, meist in einem Neigungswinkel von 30° bis 45°. Dadurch sind sie weniger anfällig für Verschmutzungen und liegenbleibenden Schnee.

Ein weiterer Vorteil ist, dass Solarthermie weniger Fläche benötigt als Photovoltaik. Es ist deshalb gut möglich, Begrünung und Solarwärmeanlage auf einem Dach nebeneinander anzuordnen. Bei auflastgetragenen Systemen kann dann Kies die Anlage beschweren. Die Vegetation sollte nicht auf die Anlage übergreifen, auch wenn Verschattung die Leistung von Solarthermie weniger beeinflusst als die von Photovoltaik.