Leistungssteigernde-Effekte von PV-Gründächern durch Kühlung, Staubabsorption und Reflexionsverhalten
Klimaschutz in den Städten und dezentrale Energiewende auf einen Punkt gebracht heißt: mehr PV-Mieterstrom mit Gründächern.
Insgesamt lässt sich so die Ausgangsleistung einer Photovoltaikanlage laut Studien um über acht Prozent steigern. Positiv wirken hierbei der kühlende Effekt durch Transpiration und Verdunstung über die Pflanzen, ihre Fähigkeit zur Staubabsorption und die diffuse Reflexion des Sonnenlichts durch das Blattwerk. Allgemein ist ein möglichst hoher Pflanzenbedeckungsgrad auf dem Dach anzustreben, um diese Effekte zu stärken. Das hat eine Studie* von Polarstern Projektmanager Wilhelm Oswald und der Wilhelm Büchner Hochschule gezeigt, in welcher die Auswirkungen von Gründachanlagen auf den Energieertrag von Photovoltaikanlagen näher untersucht wurden.
Der Ökoenergieversorger und Mieterstromdienstleister Polarstern bevorzugt in seinen PV-Mieterstromprojekten die Kombination mit Gründächern. „Die Umsetzung der dezentralen Energieerzeugung hat einen großen Effekt auf Klima- und Ressourcenschutz. Neben der Energieeffizienz geht es um die Art und Weise der Energiegewinnung und -versorgung, sprich um Technologien und ihre sektorenübergreifende Vernetzung sowie um die verwendeten Materialien“, sagt Florian Henle, Geschäftsführer des Mieterstromdienstleisters Polarstern. „PV-Mieterstrom mit Gründächern bietet viele Vorteile für die Städte und ihre Bewohner:innen.“ Es wirke in doppelter Hinsicht Klimawandel, Hitzewellen und Überflutungen entgegen – über die Effekte des Gründachs und der erneuerbaren Energiegewinnung.
Urbane Herausforderung: Hohe Temperatur, Feinstaub und Verschattung
Städte und Ballungsräume müssen ein steigendes Bevölkerungswachstum mit mehr Klima- und Umweltschutz zusammenbringen. Dabei spielt Mieterstrom als Rückgrat klimabewusster städtischer Energieversorgung eine zentrale Rolle. Photovoltaikanlagen auf Gründächern unterstützen dabei nicht nur die Energiewende. Sie senken durch die Bepflanzung auch die Umgebungstemperatur, absorbieren Feinstaub und verbessern die Solarstromerzeugung – auch bei indirekter Sonneneinstrahlung. Effekte, die sowohl direkt den Energieertrag, als auch direkt und indirekt den Klimaschutz verbessern.
So wirkt die Bepflanzung auf den Solarstromertrag
Durch vielfältige Effekte wie Transpiration und Verdunstung (= Evapotransipration) über das Blattwerk und den Schattenwurf sowie durch die Lichtabsorption zur Photosynthese senken Gründächer die Umgebungstemperatur auf dem Dach und damit die Zell- und Modultemperatur. Das verbessert die Ausgangsleistung der Solarmodule laut Studie durchschnittlich um 4,3 Prozent. Je nach Technik und Region können es sogar bis zu acht Prozent sein. Entscheidend für die Auswirkungen dieser Effekte ist dabei auch der Abstand zwischen Photovoltaikanlage und Gründach.
Die eingesetzten Pflanzen wirken außerdem wie ein Luftfilter, indem sie den von den Modulen heruntergewaschenen Staub aufnehmen. Schätzungen zufolge bindet ein Gründach pro Quadratmeter rund zwei Kilogramm Feinstaub pro Jahr. Je größer die Blattfläche und die Resistenz der Pflanzen gegenüber Staub ist, umso stärker ist dieser Effekt. Indem Staub die Reflexionsfähigkeit der Solarmodule und damit die Stromerzeugung senkt, verbessert das Gründach neben der Luftqualität auch die Solarleistung. Untersuchungen gehen von staubbedingten Energieertragseinbußen in urbanen Regionen von bis zu 30 Prozent aus.
Ein dritter Vorteil von Gründächern liegt in der Reflexionsfähigkeit der Pflanzen.** Mit ihren Blättern reflektieren sie Licht, das nicht direkt auf die Photovoltaikmodule trifft und erhöhen so den Anteil der nutzbaren Strahlung des Sonnenspektrums. Diese diffuse Reflexion bewirkt eine höhere Schwachlichtstrahlung, die besonders bei Dünnschichtmodulen zu höheren Erträgen führen können. Die Feldstudien kommen zum Ergebnis, dass das Gründach verglichen zu einem Kiesdach die Einstrahlung um bis zu 32 Prozent erhöhen kann.
Weitere vorteilhafte Effekte von PV-Gründächern für die Städte im Kampf gegen den Klimawandel resultieren aus der Wasser-Speicherkapazität der Bodenwanne. Im Falle von Polarstern Kooperationspartner Contec besteht diese Grundplatte aus 95 Prozent Recycling PE. Auch das Dachsubstrat basiert auf 75 Prozent regional gesammelten und aufbereiteten Dachziegeln, angereichert mit Kies und Kompost. Die Wirkung von Gründächern auf die Biodiversität wurde bereits vielfach in Studien betont.
- * Zusammenfassung der Studie von Wilhelm Oswald, Mieterstrom-Projektleiter, und der Wilhelm Büchner Hochschule zu den exakten Auswirkungen die Dachbegrünung auf den Energieertrag der Photovoltaikanlage und wie diese spezifischer, auch in Abhängigkeit der verwendeten Technologie, quantifiziert werden können.
- ** Gemessen in Form des Albedowert des (Grün-)Daches, sprich dem Verhältnis des zurückgestrahlten und einfallenden Lichts.
