Photovoltaik und Gründach: Eine perfekte Symbiose
Gründächer sind nicht nur ästhetisch ansprechend, sondern bieten auch eine Vielzahl ökologischer und ökonomischer Vorteile. Sie sind eine lohnende Investition in die Zukunft und tragen dazu bei, insbesondere städtische Siedlungsräume lebenswerter zu gestalten. Besonders in Kombination mit Photovoltaik leisten begrünte Dächer einen wichtigen Beitrag zur solaren Energiewende.
In immer mehr Städten und Gemeinden ist die Begrünung von Dächern baurechtlich vorgeschrieben. Im Neubau ist die Dachbegrünung mittlerweile sogar fast Standard. Auch in der Stadt Zürich gibt es bereits seit 1991 eine Regelung zur Begrünung von Flachdächern – und das aus gutem Grund: Wie sich in den vergangenen Jahren gezeigt hat, sind gerade urbane Gebiete zunehmend von Extremwetterereignissen wie Hitze und Starkregen oder Feinstaubbelastung betroffen. Gründächer sind eine bewährte Massnahme, um diesen Herausforderungen entgegenzuwirken. Gleichzeitig lassen sie sich zur effizienten Erzeugung von Solarenergie nutzen.
Als Gründächer werden mit Pflanzen bewachsene Dachflächen bezeichnet, die aus mehreren Schichten wie Wurzelschutz, Drainage und Substrat aufgebaut sind. Man unterscheidet zwischen extensiver und intensiver Dachbegrünung. Eine extensive Dachbegrünung verfügt über eine geringere Substrathöhe von 10 bis 15 cm und wird mit niedrig wachsenden, trockenheitstoleranten Pflanzen bepflanzt, hauptsächlich Sedum- oder Moosarten. Ein intensives Gründach beginnt bei einer Substratdicke von 15 cm und ist nach oben hin eigentlich nur baulich oder statisch begrenzt. Je nach Substrathöhe entsprechend kann es mit Rasen, Stauden oder sogar Gehölzen bepflanzt werden. Dachgärten zählen zu den intensiven Dachbegrünungen. Grundsätzlich gilt: Je dicker das Substrat, desto mehr Wasser kann es aufnehmen und desto dichter sowie höher kann sich die Vegetation entfalten. Gründächer mit dickeren Substratschichten weisen daher eine höhere Verdunstungs- und Kühlleistung auf.
Begrünte Dächer bieten zahlreiche Vorteile
Die kühlende Wirkung begrünter Dächer beeinflusst nachweislich den Hitzeinsel-Effekt in Städten massgeblich. In der Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage wirkt sich dieser Effekt zudem positiv auf deren Effizienz aus. Aufgrund der geringeren Oberflächentemperatur begrünter Dächer wird der leistungsbedingte Temperaturabfall von PV-Anlagen bei heissem Wetter im Vergleich zu unbegrünten Dächern deutlich reduziert (Temperaturkoeffizient).
Ein zunehmend wichtiger Aspekt ist der Beitrag von Gründächern zum sogenannten Schwammstadt-Effekt in versiegelten Gebieten. Bei Gewitter mit Starkregen kann ein begrüntes Dach grosse Mengen Regenwasser speichern und dieses verzögert in die Abwassersysteme oder über die Verdunstung abgeben. Dies verringert das Risiko lokaler Überschwemmungen oder einer Überlastung der Kanalisation.
Darüber hinaus weisen Gründächer zahlreiche weitere Vorteile auf: Sie verbessern die Luftqualität, indem sie Feinstaub und Pollen binden, reduzieren dank ihres isolierenden Effekts den Energieverbrauch für Heizung und Kühlung und können Lärmemissionen dämpfen. Zusätzlich schützt die Begrünung die Dachoberfläche vor extremen Temperaturen und verlängert dadurch deren Lebensdauer. Nicht zuletzt fördern diese «grünen Inseln» die Biodiversität in dicht bebauten Gebieten. Diese Synergien machen die Kombination aus Gründach und Photovoltaik zu einer umweltfreundlichen und effizienten Lösung für Gebäude.
PV-Montagesysteme für Gründächer erfordern sorgfältige Planung
Für herkömmliche Flachdächer gibt es bereits verschiedene funktionale PV-Montagesysteme. Anders sieht es bei Lösungen für den nachträglichen Aufbau von PV-Anlagen auf Gründächern aus, da diese spezifische Anforderungen erfüllen müssen. Weil die Gründach-Photovoltaik die Gewichte von Begrünung, Substrat, Drainageschicht und PV-Modulen kombiniert, muss die Statik des Dachs diese Last tragen können. Die Module müssen so platziert werden, dass sie einerseits ausreichend Sonnenlicht erhalten und anderseits den Pflanzen genügend Raum und Licht lassen. Eine sorgfältige Planung ist notwendig, um Verschattungen zu minimieren und das Mikroklima für die Pflanzen optimal zu gestalten. Sowohl die Begrünung als auch die PV-Module erfordern regelmässige Wartung. Zudem muss die Anlage so konzipiert werden, dass Techniker problemlos auf die Module zugreifen können, ohne die Pflanzen zu beschädigen.
Mit dem von der Ernst Schweizer AG entwickelten Gründachsystem MSP-FR-Green lässt sich Gründach-Photovoltaik besonders einfach realisieren. Dank der geringen Anzahl an Komponenten, der Möglichkeit weitgehender Vormontage und des raffinierten Klicksystems gestaltet sich die Montage auf bestehenden Gründächern äusserst effizient. Das System wird direkt auf dem Dachsubstrat installiert – also ohne Dachdurchdringung. Dies spart erheblich Zeit und Kosten bei der Montage, da die Substratschicht nicht wie bei anderen Systemen aufwendig entfernt werden muss.
Ein weiteres Plus des Systems: Die leichten Systemkomponenten führen zusammen mit einer optimierten Ballastierung zu einem geringeren Eigengewicht der PV-Anlage. Dadurch vergrössert sich das Einsatzspektrum insbesondere für Gebäude, bei denen aus statischen Gründen sonst keine oder nur aufwendige Lösungen möglich wären.
Besondere Anforderungen an das PV-Montagesystem
Das MSP-Gründachmontagesystem basiert auf der konsequenten Weiterentwicklung des bewährten Flachdachsystems. Für den Einsatz auf bestehenden Gründächern wird lediglich eine zusätzliche Adapterstütze benötigt. Die hohen und tiefen Abstützungen stehen stabil auf dem durchwurzelten Gründach-Substrat. An der tiefsten Stelle beträgt der Abstand zum Dach rund 30 cm. Neben der bisherigen Tannenformation kann das System neu auch mit einem verbreiterten Firstspalt geplant werden. Diese Konfiguration verbessert nicht nur den Wartungszugang, sondern reduziert durch seine geringe Ballastierung zusätzlich das Gesamtgewicht.
Ob für die Entfernung von Fremdbewuchs, zum Mähen oder Düngen der Vegetation oder für Reparaturmassnahmen bei Winderosion: Gründächer müssen regelmässig gepflegt werden. Auch für wiederkehrende Sichtkontrollen ist eine Begehung des Dachs erforderlich. Das Gründach-System ist daher so konzipiert, dass es den Unterhalt des Dachs erleichtert. Wartungsstege nach jedem Giebel ermöglichen den Zugang unter jedes Modul. Die Verkabelung wird mit einem Kabelclip entlang des Solarmodulrahmens befestigt, sodass sie bei der Wartung nicht stört oder beschädigt wird. Zudem bietet die Ballastierung auf Doppelschienen ausreichend Platz, um die Bepflanzung unter den Modulen zu mähen.
Eine PV-Anlage auf einem Gründach ist eine besonders nachhaltige und ästhetische Lösung, da sie die Erzeugung erneuerbarer Energie mit einer umweltfreundlichen Dachbegrünung kombiniert. Entscheidend sind eine sorgfältige Planung und ein passendes Montagesystem, das optimal auf die besonderen Anforderungen eines Gründachs abgestimmt ist.