Acht Hallen, vier Solar-Systeme und eine Sonne - Auch Dachbegrünung ist kein Hindernis für Solarenergie
Industrielle Flachdächer bewähren sich immer häufiger als Standort für PV-Anlagen. Die Betriebe sparen mit dem selbst erzeugten Strom nicht nur Kosten und machen sich unabhängiger von den steigenden Energiepreisen, sondern verbessern auch gleichzeitig ihre Ökobilanz.
Acht Hallendächer sollten mit PV-Modulen bestückt werden. Die unterschiedlichen Eindeckungen von PVC bis Blech und die variierenden Schrägen machten dabei verschiedene Befestigungs- und Unterbaulösungen erforderlich.
Je nach Dachneigung kamen verschiedene Unterkonstruktionen zum Einsatz: Bei über 7° Schräge wurden die Module dachparallel montiert und darunter aufgeständert, um die bestmögliche Lichtausbeute zu erzielen.
Eine besondere Herausforderung waren zwei Hallen mit Dachbegrünung. Da die Abdichtung hier nur lose verlegt war, musste der Unterbau der PV-Anlage mittels Beton-Ballastierung fixiert werden. Das dafür nötige Gewicht wurde von Sunova ermittelt und statisch geprüft.
Vor allem die Kunststoffabdichtbahnen durften nicht beschädigt werden. Daher wurde ein System der Sunova AG verwendet, bei dem Profilhalter per Heißverschweißen verlagerungssicher und durchdringungsfrei befestigt werden.
Allerdings haben Mittelständler nicht immer die „einzelne große Halle“, weshalb sie denken, dass sich die Installation einer Eigenverbrauchs-Solar-Anlage bei ihnen nicht lohnen würde. Dass das aber gar nicht nötig ist, zeigt das Beispiel der ako Kunststoffe Alfred Kolb GmbH: Der Spritzguss-Experte hat seine PV-Anlage auf acht Hallen mit unterschiedlichen Dachtypen verteilt, darunter auch zwei begrünte Dächer und ein Stehfalzdach. Die Gesamtkoordination übernahm die Sunova AG, ein Flachdach-PV-Spezialist, der auch die zu den jeweiligen Vorraussetzungen passenden Unterkonstruktionen lieferte. Die inzwischen installierten rund 2400 Solarmodule sollen künftig etwa 10% des Energiebedarfs bei ako decken.
5 GWh Stromjahresbedarf
Umweltschutz wird beim Kunststoffexperten ako in Sinsheim groß geschrieben. Der Betrieb verarbeitet über 100 unterschiedliche Rohstoffe, schließt aber aus Gesundheits- und Umweltgründen die Fertigung von Teilen aus Polystyrol (PS) und Polyvinylchlorid (PVC) aus. Die Abwärme aus der Produktion wird zur Gebäudeheizung genutzt, alle Maschinen und Einrichtungen sind energieoptimiert. Im Oktober wurde das Unternehmen, das nach ISO 14001 (Umweltmanagement) und ISO 50001 (Energiemanagement) zertifiziert ist, von der Metropolregion Rhein-Neckar für die Anschaffung besonders energiesparender Spritzgießmaschinen ausgezeichnet. Dennoch wird in der Produktion immer noch viel Strom benötigt, der Jahresbedarf beläuft sich auf über 5 GWh. Daher lag der Gedanke nahe, auch in diesem Bereich auf eine ökologische und wirtschaftliche Reduzierung der Bezugsmenge auszuweichen, wie Gehard Zuber von ako erläutert: „Der Strompreis hat unter anderem durch die EEG-Umlage inzwischen solche Höhen erreicht, dass sich bei langfristiger Betrachtung die Eigenerzeugung mit einer PV-Anlage durchaus rechnet.“
PV-Aufbau ohne Dachhautschäden
Damit die Maßnahme überhaupt einen spürbaren Effekt hat und zumindest einen Teil des Bedarfs decken kann, sollten alle acht Hallen des Betriebs miteinbezogen werden. Dabei wurde zunächst durch eine umfangreiche Bestandsaufnahme und Nachberechnung der Tragwerke geprüft und sichergestellt, dass die statischen Voraussetzungen für die zusätzlichen Lastaufnahmen gegeben waren. Zwei der Hallen sind begrünt, drei mit PVC- und zwei mit Polyolefinbahnen (FPO) abgedichtet sowie eines mit Stehfalzblech gedeckt. Die verschiedenen Typen machten auch unterschiedliche Befestigungskonzepte erforderlich. „Grundbedingung für uns war dabei, dass die Garantie für die Dachhaut – ob begrünt oder unbegrünt – seitens des Dachhautlieferanten erhalten blieb“, so Zuber.
Da Flachdächer mit Kunststoffabdichtung sehr anfällig für Schäden sind und bereits ein kleines Loch zu Wassereintritt und enormen Folgekosten führen kann, müssen PV-Anlagen verlagerungssicher montiert werden, sodass sie nicht verrutschen und die Haut einreißen können. Jede Befestigung, die die Dachbahn durchstößt, wie etwa das Verschrauben, erzeugt allerdings mögliche Schwachstellen in der Dichtung. ako entschied sich daher für das durchdringungsfreie System von Sunova, das vom Dachhautlieferanten für unbedenklich erklärt wurde. Gleichzeitig wurde dem PV-Spezialisten als Generalunternehmen für die gesamte Anlage die Planung und Konzeption sowie die Organisation des Aufbaus übertragen.
Verschiedene Befestigungen und Unterbauten
Bei den fünf PVC- und FPO-Dächern kam die bewährte Lösung des Unternehmens zum Einsatz, die Unterkonstruktion mittels Profilhaltern aus armiertem, reißfestem und alterungsbeständigem Kunststoff zu sichern, die per Heißluft untrennbar mit der Dachdichtungsbahn verschweißt werden. Das Material der Profilhalter wird entsprechend der Dichtungsbahn ausgewählt, sodass durch die thermische Verschweißung eine stabile Verbindung zwischen beiden hergestellt werden kann, die den Windlasten wie auch Temperaturen bis 80°C standhält. Zahl und Verteilung der Haltepunkte werden zudem so berechnet, dass es auch bei starker Windlast nicht zu punktuellen Überlastungen kommen kann. In diese Profilhalter werden speziell geformte Grundprofile eingeschoben, die dank ihrer breiten Profilsohle das auf ihnen ruhende Gewicht optimal verteilen.
„Da einige Dächer weniger als 2° Gefälle und andere über 7° hatten, mussten wir für die Unterkonstruktion verschiedene Systeme wählen, um in jedem Fall eine möglichst effiziente Stromproduktion sicherzustellen“, erklärt Werner Innerhofer, Geschäftsführer von Sunova. Bei niedrigerer Neigung wurden daher die Solarmodule mit dem „MCG 3.1“-System im 12°-Winkel aufgeständert, um den spezifischen Ertrag aus der Sonneneinstrahlung zu verbessern. Bei den ohnehin schrägeren Dächern konnten sie dagegen mit dem „MCG 1.1“-System dachparallel befestigt werden. Diese Bauform wurde auch bei der Halle mit Stehfalzdach verwendet, statt mittels Heißverschweißen ließen sich die Profile hier jedoch einfach mit Klemmen an der Blecheindeckung fixieren.
Hohe Unterkonstruktion lässt Begrünung atmen
Eine besondere Herausforderung stellten die extensiv begrünten Dächer dar. Über der Stahltrapezblechdecke ist der Warmdachaufbau inklusive polyolefinischer Dachabdichtung lose verlegt und mittels Begrünungssubstrat-Schüttung gegen Windabhub beschwert. Im Zusammenhang mit einer nachzurüstenden Solaranlage waren daher verschiedene Aspekte zu berücksichtigen: Zum einen musste ein Solarsystem gewählt werden, das der Begrünung ausreichend Sonnenlicht und Sauerstoff zuführt, um dieses vor Verrottung und Verfaulung zu bewahren. Zum anderen galt es, eine Verschattung durch Pflanzenwuchs über die Modulebene hinaus zu verhindern. Darüber hinaus musste das Solarsystem verlagerungssicher auf der Dach- statt der Begrünungsebene aufliegen und dabei zuverlässig gegen Windsog gesichert sein.
Eine statische Verbindung der Solaranlage mit dem Bautragwerk war wegen der damit verbundenen Dachperforation ebenso auszuschließen wie das bei den Sunova-Systemen ansonsten typische Windsogsicherungssystem durch Verschweißen der Unterkonstruktions-Profilhalter mit der Dachabdichtung, da dies auf lose verlegten Dachabdichtungen nicht möglich ist. Stattdessen musste das Solarsystem durch Ballastierung windgesichert werden.
Als Untergrund für die PV-Anlage wurde die Drainagelage über der Dachabdichtung gewählt. Diese übernimmt nun als Schutzlage die Trennung von Dachabdichtung und Solar-Unterkonstruktion. Sunova ermittelte im statischen Nachweis das zur Windsogsicherung benötigte Ballastierungs-Gewicht und ließ in dafür freigelegten Dachzonen entsprechend dimensionierte Beton-Fundamente verlegen, in die dann die Unterkonstruktion sturmsicher verschraubt wurde. Damit konnte eine nachweislich einhundertprozentige Verlagerungssicherheit erreicht werden.
Als Unterbau wurde das mit 20° aufgeständerte „MCG 3.0“-System gewählt, das einen relativ hohen Abstand zum Dach aufweist. „Das hat zum einen den Vorteil, dass die Module auch bei einer durchschnittlichen Wuchshöhe der Begrünung von 30 cm nicht verschattet werden, was die Leistung einschränken würde“, erklärt der PV-Experte. „Zum anderen lässt diese Konstruktion genug Licht, Luft und Wasser an die Pflanzen, damit sie weiter wachsen und gedeihen können.“ Letzteres ist entscheidend für den gesamten Dachaufbau, da mit dem Absterben der Begrünung auch die stabilisierende Wirkung der Wurzeln auf das Substrat wegfallen würde. Es wäre dadurch schutzlos der Winderosion ausgesetzt und könnte nicht mehr als Ballast beziehungsweise Windsogsicherung der Abdichtung fungieren. Die hohe Lage der Module verhindert dies und lässt der Bepflanzung genug Raum.
Insgesamt wurden bei ako trotz winterlicher Witterung innerhalb von nur sieben Wochen auf rund 12000 m² Fläche 2408 Solarpaneele installiert. Seit Ende Dezember ist die Anlage in Betrieb, die Nennleistung beläuft sich auf knapp 700 kWp. „Auf Jahressicht deckt diese Eigenerzeugung etwa 10% unseres Bedarfs“, rechnet Zuber vor. „Den Breakpoint zur Wirtschaftlichkeit erwarten wir, je nach Steigerung der EEG und sonstigen Umlagen in ca. 9 Jahren. Dabei steigen unsere kalkulatorischen Stromkosten künftig bei jeder Strompreiserhöhung um die selbst erzeugte Menge weniger stark an. Deshalb haben wir uns für die Investition in die PV-Anlage entschieden.“
Bilder: Sunova
Kontakt: Sunova AG, 85630 Grasbrunn, Tel. 089 189047377, Fax 089 189047399, vertrieb@sunova.eu, www.sunova.eu
