Agri-PV aus Sicht der Tragwerksplanung

Agri-Pho­to­voltaikan­la­gen (kurz: Agri-PV) sind vielschichtig durch­dachte Solaran­la­gen, die eine energie- und land­wirtschaftliche Par­al­lel­nutzung ermöglichen. Gegenüber der klas­sis­chen PV-Frei­flächenan­la­gen brin­gen Sie einige Beson­der­heit­en mit sich, die auch trag­w­erk­s­planer­isch berück­sichtigt wer­den soll­ten.

Allgemeine Bauweisen

Agri-PV-Anla­gen ermöglichen eine Dop­pel­nutzung vorhan­den­er Flächen. Sie wer­den im Acker­bau, in der Tier­hal­tung und in beson­deren Anbauge­bi­eten (z. B. Wein, Beeren) einge­set­zt. Entsprechend der Anwen­dung unter­schei­det sich die Bauweise.

• Kra­garmkon­struk­tio­nen (bewegliche Mod­ule)
• Pho­to­voltaik-Zäune (ver­tikale Mod­ule)
• Rah­menkon­struk­tio­nen (hor­i­zon­tale Mod­ule)

Als Trag­ma­te­r­i­al wird Stahl, für einzelne Bauteile zum Teil auch Alu­mini­um einge­set­zt. Die notwendi­ge Befes­ti­gung im Boden erfol­gt meist durch ger­ammte Stahl­pro­file. Ober­halb der auskra­gen­den Stahl­pro­file wer­den bewegliche Solar­tis­che, Querträger oder ganze Rah­men befes­tigt.

Besonderheiten bei Kragarmkonstruktionen

Um einen hohen Sonnen­er­trag zu erzie­len, soll­ten Solar­mod­ule ide­al­er­weise mit dem Son­nen­ver­lauf wan­dern. Die Solar­mod­ule drehen sich und benöti­gen ein min­destens einach­sig beweglich­es Bauteil. Das Eigengewicht der Solar­mod­ule samt Unterkon­struk­tion und anste­hen­den Wind­las­ten soll­ten getra­gen wer­den kön­nen. Schnee­las­ten kön­nen reduziert betra­chtet wer­den, wenn sichergestellt ist, dass bei Schneefall ein möglichst hoher Nei­gungswinkel eingestellt wer­den kann und der Schnee so weitest­ge­hend auf den Boden her­ab­fall­en kann.

Dadurch, dass es sich um eine Kra­garmkon­struk­tion han­delt liegt ein Augen­merk auf der Befes­ti­gung im Boden. Ide­al­er­weise wer­den Stahlbe­ton­fun­da­mente ver­wen­det. Bei Ramm­pro­filen ist eine tiefe Ver­ankerung erforder­lich. Der Boden wirkt dort rech­ner­isch wie eine Fed­er. Desto steifer der Boden ist, desto bess­er für die Lastüber­tra­gung in den Boden. Ein Bodengutacht­en ist zwin­gend erforder­lich.

Photovoltaik-Zäune (vertikale Module)

Pho­to­voltaik-Zäune sind auf­grund ihrer Bauweise ver­gle­ich­sweise platzs­parend. Der Sonnen­er­trag ist auf­grund der ver­tikalen Mod­u­lanord­nung jedoch auch geringer gegenüber Ver­gle­ich­skon­struk­tio­nen. Mehrere Zäune (ver­tikal ange­ord­nete Solar­mod­ule) ste­hen in größeren Abstän­den voneinan­der ent­fer­nt und ermöglichen es Trak­toren, sich zwis­chen den Zäunen lin­ien­för­mig zu bewe­gen. Baukon­struk­tiv ist die Bauweise ver­gle­ich­sweise ein­fach. Es han­delt sich um Ramm­pro­file mit min­destens zwei Querträgern und aussteifend­en Streben.

Eine Beson­der­heit stellen die Wind­las­ten, quer zum Solar­mod­ul dar. Sie sor­gen auf­grund der ver­gle­ich­sweise gro´ßen Win­dan­griffs­fläche für hohe Hor­i­zontalkräfte. Sie bee­in­flussen die Dimen­sion­ierung der Querträger und Ramm­pro­file. Auch hier ist ein Bodengutacht­en drin­gend erforder­lich.

Rahmenkonstruktionen (horizontale Module)

Rah­menkon­struk­tio­nen sind die indi­vidu­ell­ste Bauweise im Agri-PV Seg­ment. Je nach Anwen­dungs­fall wer­den die Stahlrah­men indi­vidu­ell kon­stru­iert. Die Stän­der, auf denen das Dach samt Solar­mod­ule mon­tiert wird sind meist länger, sodass aus­re­ichend Durch­gang­shöhe für Bäume, Tiere, Trak­toren oder Men­schen beste­ht. Die Solar­mod­ule bilden − ähn­lich wie bei einem Car­port − das Dach der Stahlkon­struk­tion. Spezielle Anforderun­gen wer­den an die Überkopf-PV Mod­ule gestellt. Abwe­ichend zu ein­er klas­sis­chen PV-Flach­dachan­lage (auch auf Car­ports) befind­et sich unter­halb der PV-Mod­ule keine tra­gende Deckschicht. Beim Bruch eines Solar­moduls würde die Plat­te auf den Unter­grund fall­en, weshalb erhöhte Sicher­heit­san­forderun­gen beste­hen. Die entsprechen­den Nor­men sind zu beacht­en.

Fazit: Agri-PV sind keine klassischen PV-Freiflächenanlagen

Die Erken­nt­nisse aus dem baukon­struk­tiv­en Ver­gle­ich ver­schieden­er Agri-PV-Anla­gen­typen zeigen, dass es sich bei Agri-PV-Anla­gen nicht um klas­sis­chen Frei­flächenan­la­gen han­delt. Je nach Bauweise entste­hen beson­dere Anforderun­gen, die eine spezielle Auseinan­der­set­zung am jew­eili­gen Stan­dort erfordern. Die Baukosten solch­er Kon­struk­tio­nen sind daher auch nicht ver­gle­ich­bar mit klas­sis­chen PV-Frei­flächenan­la­gen. Sie wer­den daher in vie­len Län­dern auch staatlich gefördert und bezuschusst. Die Möglichkeit ein­er Dop­pel­nutzung (Land­wirtschaft und Energiewirtschaft) erhöht gle­ichzeit­ig den Boden­wert.

Trag­w­erk­s­planer­isch erfordern die Anla­gen eine indi­vidu­elle Auseinan­der­set­zung mit den Gegeben­heit­en vor Ort (Boden, Wind, Topogra­phie, Schnee). Kosten­ef­fiziente, wirtschaftliche Lösun­gen sind dann erre­ich­bar, wenn mod­erne Berech­nungsmeth­o­d­en einge­set­zt wer­den, wom­it die Gegeben­heit­en möglichst detail­liert berück­sichtigt wer­den kön­nen. Hier sind erfahrene und hochqual­i­fizierte Trag­w­erk­s­plan­er erforder­lich, die dann auch den notwendi­gen Stand­sicher­heit­snach­weis für die Bau­genehmi­gung erstellen kön­nen.

Zusammenfassung