PV-Freiflächenanlagen aus Sicht der Projektentwicklung

PV-Freiflächenanlagen aus Sicht der Projektentwicklung; Wettbewerbsvorteile durch Gewichtsoptimierung

In der Zeit als Immo­bilienkred­itzin­sen stiegen, wech­sel­ten viele angestellte Pro­jek­ten­twick­ler in die PV-Branche, um zumeist Grün- oder Agrarflächen zu einem wahren Strom­gen­er­a­tor weit­erzuen­twick­eln. Nun wartet ein weit­er­er Nach­frage-Boom durch steigende Gas- und Ölpreise und der Angst vor zu großer Abhängigkeit. Der Wet­tbe­werb um die besten PV-Flächen steigt − wen­ngle­ich mit eini­gen Wellen − stetig. Unter den Pro­jek­tier­ern und PV-Unternehmen hat­ten diejeni­gen einen Wet­tbe­werb­svorteil, die eine Frei­flächenan­lage gewicht­stech­nisch opti­mieren kon­nten, ohne bauliche Risiken einge­hen zu müssen. In diesem Artikel schauen wir uns näher an, mit welchen Meth­o­d­en Frei­flächenan­la­gen baukostenop­ti­miert wer­den kön­nen.

Baukostenoptimierung bei PV-Freiflächenanlagen − Übersicht

Baukostenop­ti­mierung bei PV-Frei­flächenan­la­gen heißt: Kosten pro kWp senken. Dazu zählen Mate­r­i­al- und Per­son­alkosten. Bei der Mate­ri­alkostenop­ti­mierung kön­nen grund­sät­zlich zwei Wege sep­a­rat und kom­biniert gegan­gen wer­den. Ein­er­seits kann der Mate­ri­aleinkauf opti­miert wer­den. Das heißt: Mate­r­i­al wird aus Län­dern und von Unternehmen bezo­gen, die wiederum gün­stiger einkaufen und pro­duzieren kön­nen. Der andere Pfad ist die Opti­mierung der Gesamt­baukon­struk­tion. Bei Solar­mod­ulen wäre eine Opti­mierung eine Effizien­zsteigerung, sprich: Mehr Leis­tung pro Quadrat­meter Solar­mod­ulfläche. Der andere Baustein ist die Opti­mierung der Unterkon­struk­tion, vor­rangig erziel­bar durch sta­tis­che Berech­nun­gen und Sim­u­la­tio­nen.

Ein weit­er­er Baustein sind die Per­son­alkosten. Hier ist ein Einkauf gün­stiger­er Mon­teure, Pro­jek­tleit­er und son­sti­gen Dien­stleis­tern (Gutachter, Sta­tik­er) denkbar. Ander­er­seits kann durch Weit­er­bil­dung die Qual­ität und somit die Pro­duk­tiv­ität pro gezahlter Lohn­stunde gesteigert wer­den. In der Real­ität han­delt es sich häu­fig um eine Mis­chkalku­la­tion, wenn Baukostenop­ti­mierun­gen durchge­führt wer­den. Das Kosten-Nutzen­ver­hält­nis kann für jeden Fall einzeln iden­ti­fiziert, analysiert und bew­ertet wer­den.

Gewichtsoptimierungen durch statische Berechnungen

Da es sich bei der Unterkon­struk­tion ein­er PV-Anlage um eine sich wieder­holende, leicht skalier­bare Baukon­struk­tion mit ver­gle­ich­sweise großer Fläche pro Pro­jekt han­delt, haben kleinere Verbesserun­gen am Trag­w­erk einen großen Effekt. Anders als im klas­sis­chen Hochbau zählen bei der Kon­struk­tion keine Wärme‑, Brand‑, oder Schallschutzan­forderun­gen. Die Stand­sicher­heit ist das maßgebende Kri­teri­um, ob es sích um eine mark­t­fähige oder nicht mark­t­fähige Lösung han­delt.

Unterkon­struk­tio­nen kön­nen für den schlecht­esten Last­fall bemessen wer­den (sehr schlechte Bodenbe­din­gun­gen, viel Wind und Schnee, Erd­beben­zone). Sie kön­nen aber auch pro­jek­t­spez­i­fisch opti­miert wer­den:

Angenom­men eine PV-Frei­flächenan­lage soll zukün­ftig bei Pro­jek­ten mit ins­ge­samt 100.000 m² ver­wen­det wer­den und das notwendi­ge Mate­r­i­al für die Unterkon­struk­tion kostet 15 €/m². Dann wür­den Gesamtkosten von 1.500.000 € entste­hen. Schafft es ein Bauin­ge­nieur, die Kon­struk­tion so zu opti­mieren, dass nur noch 14 €/m² für die Unterkon­struk­tion erforder­lich sind, würde es sich um eine Einsparung im Wert von 100.000 € han­deln. Die Inge­nieurskosten von beispiel­haft 10.000 € wären mit etwa 10 % ver­schwindend ger­ing.

Wie kann eine PV-Freiflächenanlage statisch optimiert werden?

Grund­sät­zlich sind ver­schiedene Ansätze denkbar:

• Ein­führung von Pro­duk­trei­hen mit stren­geren Randbe­din­gun­gen (z. B. nur bis Schnee­last­zone 2 ein­set­zbar)
• Pro­jek­t­spez­i­fis­che Anpas­sun­gen durch indi­vidu­elle Stan­dortbe­din­gun­gen (vor allem Wind­las­ten)
• Ver­wen­dung mehrerer Pro­duk­trei­hen pro Pro­jekt (beispiel­sweise Au´ßen- und Innen­zo­nen in Abhängigkeit der Wind­last und Topografie)
• Ver­wen­dung mod­ern­er Sim­u­la­tionsver­fahren (FEM-Meth­o­d­en)
• Ver­wen­dung indi­vidu­eller Kant­teile, Pro­file (Entwick­lung eigen­er Pro­file, berechen­bar durch eigene FEM-Sim­u­la­tionsver­fahren)
• Ver­wen­dung alter­na­tiv­er Mate­ri­alien (z. B. in Abhängigkeit der rel­a­tiv­en Mate­ri­al­preisen­twick­lung; ver­stärkt Alu oder Stahl)

Die Liste ist lang, die Meth­o­d­en vielflältig und indi­vidu­ell. Erfahrungs­gemäß ver­wen­den unter­schiedliche Her­steller und PV-Unternehmen diverse Strate­gien, um wet­tbe­werb­s­fähig zu sein. Im Regelfall han­delt es sich um eine Kom­bi­na­tion aus mehreren Bestre­bun­gen.

Welche Optimierungen sind kosteneffizient sinnvoll umsetzbar?

Die Frage muss jedes PV-Unternehmen selb­st beant­worten. Sie ist auch davon abhängig, welche Kom­pe­ten­zen und her­stel­lungsspez­i­fis­chen Möglichkeit­en die Zulief­er­er und Part­ner mit­brin­gen. Beispiel­sweise macht ein Mate­ri­al­wech­sel von Stahl- und zu Alupro­filen keinen Sinn, wenn Zulief­er­er nicht in der Lage sind, Alu­mini­umpro­file zu liefern. Aufwändi­ge, sta­tisch kon­struk­tive Opti­mierun­gen an einem Sys­tem, welch­es für den Massen­markt aus­gelegt ist, nur für ein spezielles Pro­jekt durchzuführen erscheint auch wenig sin­nvoll.

Erfahrungs­gemäß ist es sin­nvoll, ein Sys­tem zu führen und an diesem Sys­tem, pro­jek­t­spez­i­fis­che Opti­mierun­gen vorzunehmen. Sprich: Gezielt Wind­sim­u­la­tio­nen durchzuführen und mehrere Zonen (meist zwei: Rand­zone, Innen­zone) für die Unterkon­struk­tion zu definieren. Ein echt­es Alle­in­stel­lungsmerk­mal erre­ichen PV-Unternehmen, wenn eigens entwick­elte Kant­teile einge­set­zt wer­den, die gewicht­stech­nis­che Vorteile brin­gen bei gle­ichzeit­ig iden­tis­chen Mate­ri­aleigen­schaften. Je nach Stück­zahl kann es sich lohnen, die entsprechen­den Bauteile indi­vidu­ell fer­ti­gen zu lassen.

Fazit: Gewichtsoptimierungen als Wettbewerbsvorteil

PV-Frei­flächenan­la­gen sind ein attrak­tives Invest­ment, ger­ade in Zeit­en steigen­der Kosten fos­siler Energien. Gle­ichzeit­ig herrscht ein reger Wet­tbe­werb beim Bieten um die besten Grund­stücke. Aus­ge­hend von ein­er iden­tis­chen Ziel­ren­dite haben die Wet­tbe­wer­ber einen Vorteil, welche kostengün­stig und sich­er eine PV-Frei­flächenan­lage erricht­en kön­nen. Ein Hebel ist die Opti­mierung der PV-Unterkon­struk­tion und deren Stand­sicher­heit. Da es sich bei PV-Frei­flächenan­la­gen um genehmi­gungspflichtige Bau­vorhaben han­delt, muss ohne­hin ein Nach­weis­berechtigter für Stand­sicher­heit die Anlage sta­tisch nachrech­nen und freigeben. Es wäre nur schlau, den­jeni­gen auch direkt ein mate­ri­alop­ti­miertes Sys­tem berech­nen zu lassen.

Zusammenfassung