Eine senkrechte Solaranlage kombiniert mit Gründach

Wissenschaftler untersuchten den Stromertrag von senkrecht stehenden und beidseitig aktiven Solarmodulen. Außerdem kombinierten sie die Solaranlage mit einem Gründach. Eine erfolgreiche Verbindung, wie sich zeigte.

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In der Regel, so wird es im Kapitel "Photovoltaikanlagen" des Springer-Fachbuchs "Photovoltaik – Wie Sonne zu Strom wird" beschrieben, wird bei den Solarmodulen bei Freiflächenanlagen und Anlagen auf Flachdächern eine Ausrichtung nach Süden und ein Anstell‐ bzw. Neigungswinkel von 30 bis 40 Grad gewählt, um im Jahresmittel die größtmögliche Energieausbeute zu erhalten.

Anders machten es hingegen Forscher der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW). Sie installierten auf einem Flachdach in Winterthur, Schweiz, senkrecht stehende, beidseitig aktive Solarmodule. In einer Langzeitmessung stellten sie fest, dass der Stromertrag derart aufgestellter Solarmodule pro installierter Modulleistung kaum von Standardanlagen mit nach Süden ausgerichteten, einseitigen Modulen abweicht. Eine Seite der Module zeigte nach Osten, die andere nach Westen. Dabei fingen die Solarpanels vor allem am Morgen und Abend die Sonne auf. Im Pilotprojekt zeigte das Forschungsteam auf, dass der spezifische Energieertrag von rund 940 kWh/kWp mit konventionellen Solarsystemen vergleichbar ist, die nach Süden ausgerichtet mit einem 30-Grad-Neigungswinkel rund 1050 kWh/kWp pro Modulleistung liefern. "Der Nutzungsgrad der Dachfläche ist natürlich nicht so hoch wie bei flach aufgeständerten Modulen. Bei der getesteten Anordnung stand aber nicht die Maximierung des Ertrags, sondern eine kombinierte Nutzung im Vordergrund", erklärt Hartmut Nussbaumer vom ZHAW-Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering. Da der Strom bei dieser Lösung anstatt über Mittag vor allem morgens und abends produziert werde, könnten ihn Verbraucher – abhängig von ihrem Nutzungsprofil – eher selbst nutzen, anstatt ihn ins Netz einzuspeisen.

Gründach fördert Energieertrag

Und "Kombinierte Nutzung" daher, da der Stromertrag der senkrecht stehenden und beidseitig aktiven Solarmodule nicht die einzige Untersuchung war, die die Wissenschaftler durchführten. Sie kombinierten die Solaranlage noch mit einem Gründach und untersuchten das Zusammenspiel dieser Verbindung. Dabei wiesen sie nach, dass sich das Gründach positiv auf die Stromproduktion auswirkt. Gerade mit silberlaubigen Pflanzen konnte der Ertrag im Vergleich zu einem Standard-Gründach um nochmals 17 Prozent gesteigert werden – zumal die silberlaubigen Pflanzen eine sehr gute Resistenz gegen Hitze und Dürre hätten, wie es vonseiten der ZHAW heißt.

Werde das System außerdem in einem größeren Maßstab realisiert, dann könnte dank der vertikalen Montage ein Mähroboter eingesetzt werden, um die Wartungskosten zu reduzieren. Und im Winter behindere der Schnee die Stromproduktion nicht, sondern fördere sogar zusätzlich den Energieertrag. So wird auch dem im Kapitel "Flachdächer" des Springer-Fachbuchs "Frick/Knöll Baukonstruktionslehre 2" gegebenen Hinweis Rechnung getragen. Darin heißt es: "Gerade auf Flachdächern können Photovoltaik und Solaranlagen mit Dachbegrünungen kombiniert werden. Dabei kann es zu Synergieeffekten kommen." Allerdings sollte dabei eine mögliche Verschattung der Module durch die Vegetation berücksichtigt werden.

Begrünung und das städtische Mikro- und Mesoklima

Zu Dachbegrünungen schreibt Stefan Zerbe im Kapitel "Städtische Ökosysteme" des Springer-Fachbuchs "Renaturierung von Ökosystemen im Spannungsfeld von Mensch und Umwelt": "Versteht man die Ökosystemrenaturierung in Städten im weitesten Sinne als die Wiederherstellung von Kompartimenten der natürlichen Ökosysteme mit deren entsprechenden Leistungen, so muss hierzu auch die Fassaden- und Dachbegrünung gerechnet werden." Die vertikale und horizontale Begrünung von Wohnbauten könne sich positiv auf das städtische Mikro- und Mesoklima auswirken, so beispielsweise durch eine Senkung der Oberflächentemperatur aufgrund von Kühlung, die Verringerung des Wärmeflusses durch die Wände aufgrund der Ausbildung von Luftpolstern zwischen Pflanzen und Hausflächen oder durch eine Reduzierung von Luftverunreinigungen aufgrund der Deposition auf der Pflanzenoberfläche.