Moderne Stadtgebäude müssen alle Flächen, einschließlich Dächer, optimal nutzen. In vielen Städten gibt es Vorschriften, die Gründächer vorschreiben, und oft glauben Architekten und Planer, dass dies Photovoltaik ausschließt. Aber die gute Nachricht ist, dass Sie Gründächer und Photovoltaik hervorragend kombinieren können!
Arten von Gründächern
Es gibt verschiedene Arten von Gründächern und viele Möglichkeiten, sie aufzubauen. Im Allgemeinen besteht das Gründach aus einer Schichtstruktur aus einem Wurzels, einem Drainagesystem, einem Substrat (Erde) und Pflanzen.
Die meisten Gründächer sind sogenannte Extensivgründächer, die mit Sedumpflanzen bepflanzt sind. Extensiv bedeutet, dass sie für eine große Flächenabdeckung, geringes Gewicht und geringen Wartungsaufwand optimiert sind. Sedumpflanzen sind sukkulente Pflanzen, die viel Feuchtigkeit speichern können und daher lange Zeiträume mit wenig Regen sowie die starke Sonneneinstrahlung und Hitze, denen Dächer ausgesetzt sind, vertragen. Die Sedumpflanzen wachsen je nach Jahreszeit, Substratdicke, Klima und Pflege normalerweise 5-15 cm über das Dach hinaus. Extensivgründächer sind auf Leichtgewicht ausgelegt und wiegen im regenwassergetränkten Zustand normalerweise 50-150 kg/m2. Extensivgründächer lassen sich sehr gut mit PV-Modulen kombinieren.
Die andere Hauptart von Gründächern sind intensive Gründächer, die ein dickeres Erdsubstrat und mehr Artenvielfalt bieten. Das Gewicht ist hoch (150-800 kg/m2) und stellt daher hohe Anforderungen an die Gebäudestruktur. Zu den Pflanzen gehören Büsche, Unkraut, Gräser und manchmal sogar Bäume, und die typische Pflanzenhöhe liegt im Bereich von 30-60 cm. Intensive Gründächer lassen sich nur schwer mit PV-Modulen kombinieren.
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Checkliste für Kombidächer
Um Gründächer mit Photovoltaik zu kombinieren, muss man gut planen. Es gibt viele Beispiele für Anlagen, die nicht besonders gut funktionieren. Wir möchten hier eine Reihe von Gestaltungsprinzipien und Richtlinien für die Planung einer guten Kombination vorschlagen.
Kennen Sie Ihren Gründachtyp
Um eine funktionierende PV-Anlage auf einem Gründach zu planen, ist es wichtig, die Art des Gründachs zu kennen, um sicherzustellen, dass Sie eine geeignete Photovoltaik-Lösung auswählen. Substratdicke, Pflanzenhöhe und Pflegebedarf sind wichtige Informationen.
Die richtige Dachlast einplanen
Während Gründächer an sich schon ein beträchtliches Gewicht auf dem Dach verursachen, kann eine PV-Anlage die Dachlast verdoppeln. Bei bestehenden Gebäuden ist dies wichtig zu wissen, um die Sicherheit des Gebäudes nicht zu gefährden. Bei Neubauten kann es sein, dass sie gegenüber den ursprünglichen Plänen verstärkt werden müssen, was zusätzliche Kosten verursacht und im Bauprozess mehr Beton und andere Materialien verbraucht.
Sorgen Sie für möglichst geringe Konflikte zwischen Anlagen und PV-Modulen
Es ist wichtig, eine Lösung zu planen, bei der das Gründach und die PV-Module nicht „gegeneinander kämpfen“. PV-Module können Sonnenlicht, Verdunstung und Wasserfluss auf dem Dach verändern und unerwartete negative Folgen haben. Es ist wichtig, das Gründach nicht vollständig mit PV-Modulen zu bedecken. Eine herkömmliche Ost-West-PV-Anlage kann theoretisch viele kWp liefern, aber tatsächlich werden die Pflanzen die PV-Module mehr oder weniger bedecken. Im Allgemeinen hat eine PV-Anlage auf einem Gründach weniger Leistung (kWp) als eine PV-Anlage auf einem Flachdach, die die gesamte Fläche bedeckt. Wir empfehlen, mit 50–70 % der Leistung einer herkömmlichen PV-Anlage für Flachdächer zu planen, da dies sonst sowohl für das Gründach als auch für die PV-Module eine suboptimale Lösung ist.
Optimieren Sie für eine einfache Wartung
Obwohl extensive Gründächer sehr wenig Pflege benötigen, ist ihr Pflegeaufwand größer als bei herkömmlichen Dachmaterialien. Sie müssen sicherstellen, dass das Gründach während der gesamten Lebensdauer des Gebäudes zugänglich ist. Bei falscher Planung kann die Kombination aus Gründach und Photovoltaik, wie wir weiter unten sehen werden, auch einen viel höheren Pflegebedarf erzeugen, als die jeweilige Lösung einzeln hätte.
Arten von PV-Anlagen für Gründächer
Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus PV-Modulen, einem Montagesystem, Verkabelung und einem Wechselrichter. Die Art der PV-Module und des Montagesystems ist für ein gutes Kombidach von entscheidender Bedeutung.
Es gibt drei Hauptmethoden zum Bau einer PV-Anlage auf einem Gründach.
Konventionelle PV-Module und konventionelle Flachdach-Montagekonstruktionen
Bei Flachdächern ohne Grün werden herkömmliche PV-Module mit einer Größe von etwa 1 x 2 m in einem Montagesystem in Ost-West-Ausrichtung montiert. Die PV-Module bedecken bei den meisten Montagesystemen fast das gesamte Dach, mit Ausnahme einiger Gehwege zwischen den Modulen. Dies ist zwar eine effiziente und bewährte Methode zum Bau einer Photovoltaik-Anlage, aber keine gute Idee für die Kombination mit einem Gründach. Warum? Weil die großenPV-Module das Gründach fast vollständig bedecken. Unter den Modulen herrscht eine feuchte und dunkle Umgebung, die das Wachstum von Pflanzen begünstigt, die schnell wachsen können, um das Licht über den PV-Modulen zu erreichen. Diese Pflanzen beschatten die PV-Anlage und verursachen einen enormen Wartungsaufwand, da sie während der Wachstumsperiode kontinuierlich entfernt werden müssen. Die großen PV-Module erschweren auch die Wartung sehr, da sich das Wartungspersonal über die großen PV-Module beugen und darauf achten muss, ohne große Belastung der Module das Unkraut dazwischen zu entfernen. Diese Kombination ist daher nicht zu empfehlen.
Herkömmliche PV-Module mit spezieller Montagekonstruktion
Es gibt mehrere Anbieter von Spezialkonstruktionen für den Einsatz konventioneller PV-Module auf Gründächern, zum Beispiel die bewährten Lösungen von Bauder und Zinco. Diese Lösungen ermöglichen eine erhöhte Montage der PV-Module in einem Winkel von 15–30 Grad und lassen dazwischen viel Platz, damit die Pflanzen wachsen und sich das Wartungspersonal bewegen kann. Durch die erhöhte und spärliche Montage sind PV-Module stark dem Wind ausgesetzt und dieser kann erhebliche Auftriebskräfte auf die Konstruktion ausüben. Sie benötigen daher viel Ballast, der pro Quadratmeter Dachfläche bis zu 100 kg oder mehr betragen kann. Bei der Planung einer solchen Anlage ist es entscheidend, dass das Gebäude für derartige Lasten ausgelegt ist, und für die Nachrüstung bestehender Gebäude mit Gründächern ist dies möglicherweise keine praktikable Lösung. Das Dach kann zwar relativ leicht gewartet werden, da sich bei den geneigten Modulen jedoch das Regenwasser an der Unterseite des Moduls konzentriert, sammelt sich dort häufig Pflanzenwuchs. Gute Planer solcher Anlagen wissen das und teilen die Dicke des Gründachsubstrats auf dem Dach bewusst auf, sodass das untere Ende des PV-Moduls ein dünneres Substrat aufweist, um das Wachstum hoher Pflanzen zu verhindern, die die PV-Module an der unteren Kante beschatten. Letztendlich sind diese Anlagen auf dem Markt gut etabliert, aber die Installation kann komplex und schwer sein und ist daher nicht immer eine mögliche Lösung.
Spezialisierte vertikale bifaziale PV-Module in einer speziellen Montagestruktur
Um die Herausforderungen zu bewältigen, die bei der Verwendung herkömmlicher PV-Module (Gewicht, Wartung usw.) entstehen, können Sie eine dritte Möglichkeit zur Installation von PV-Modulen auf Gründächern in Betracht ziehen. Ein Beispiel dafür ist das von Over Easy Solar angebotene System. Die Verwendung von vertikalen PV-Modulen in Kombination mit Gründächern wurde erstmals 2015 in der Schweiz getestet und stellt eine Lösung dar, die das Beste aus beiden Welten bieten kann. Die vertikalen PV-Module bedecken das Gründach nicht, sodass alle Pflanzen Zugang zu Regenwasser, Licht und Verdunstung haben. Kleine vertikale PV-Module, die in geeigneter Entfernung über dem Dach angebracht sind, benötigen wenig oder gar keinen Ballast, sodass dieses System sehr leicht und einfach zu montieren ist. Die VPV-Lösung von Over Easy Solar belastet das Dach normalerweise nur mit 11 kg/m2. Sie müssen jedoch trotzdem wissen, welche Art von Gründach sich darunter befindet, und für intensive Gründächer ist dies keine empfehlenswerte Lösung, da hohe Pflanzen die PV-Module überwuchern würden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie ein spezielles System für begrünte Dächer verwenden müssen. Die Lösung von Over Easy Solar mit der VPV Unit ist eine gute Option, wenn Sie PV-Module auf Ihrem Gründach installieren möchten. Kontaktieren Sie uns, um mehr über unser Produkt zu erfahren.