In Deutschland brachten die letzten beiden Jahre für einige Gegenden extreme Wettersituationen. Deutlich mehr Regen als gewöhnlich hat das Gefährdungspotenzial für viele Anlagen erhöht. Nicht nur, dass schlecht versickerndes Regenwasser Anlagen über Tage und Wochen unter Wasser setzt – vor allem an Hängen errichtete Anlagen sind noch einer weiteren Gefahr ausgesetzt. Gibt es in tieferen Bodenlagen eine undurchlässige Schicht, kann das darüber liegende Gelände durch die Wassermassen aufgeschwemmt werden und im Extremfall sogar abrutschen oder versacken. Das betrifft keineswegs nur relativ steiles Gelände, auch leicht abschüssige Hänge können betroffen sein.
Ein eindrucksvolles Beispiel für solch ein Hangrutschen kann Udo Siegfriedt von der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS), Landesverband Berlin-Brandenburg, anhand einer Anlage in Norditalien liefern. Als der Gutachter vor Ort eintraf, bot sich ihm ein ungewöhnliches Bild. Module waren aufgewölbt und zum Teil gebrochen. Der Eigentümer der Anlage hatte den Schaden selbst noch gar nicht bemerkt.
Trotz der mechanischen Schäden an den Modulen traten offenbar nicht sofort Minderleistungen auf. Ohne Ertragsauffälligkeiten oder andere elektrische Fehler ist ein derartiger Schaden jedoch im Monitoring nicht erkennbar. Module reagieren auf Punktlasten kritisch, eine leichte Verformung des Rahmens und eine Wölbung des Moduls können jedoch ohne Leistungsverlust und damit auch ohne Auffälligkeiten im Monitoring auftreten.
Rammtiefe ermitteln
Für gewöhnlich wird bei Freiflächenanlagen vor Baubeginn ein sogenanntes Rammgutachten erstellt. Bei einigen Proberammungen werden die Pfosten wieder aus dem Erdreich gezogen und dabei die notwendigen Kräfte bestimmt. Mit diesem Auszugsversuch wird festgestellt, wie tief die späteren Pfosten in den Boden gerammt werden müssen, um die in der Systemstatik berechneten Kräfte aufnehmen zu können und damit die entsprechende Standfestigkeit zu gewährleisten.
Geologisches Gutachten ratsam
In einigen Fällen reicht eine Rammtiefe von einem bis eineinhalb Meter. Im märkischen Sand können es locker schon mal zwei Meter oder mehr werden.
„Doch zusätzlich zu diesem Rammgutachten ist der Investor und zukünftige Betreiber gut beraten, auch ein geologisches Gutachten erstellen zu lassen, insbesondere wenn die Anlage am Hang errichtet werden soll“, rät Udo Siegfriedt. In diesem Gutachten wird analysiert, welche Bodenschichten in welcher Tiefe verlaufen, und Rückschlüsse auf die daraus resultierende Gefährdung durch mögliches Abrutschen oder Absacken gezogen.
Aggressive Bodenbestandteile
Das geologische Gutachten bringt auch Erkenntnisse darüber, wie sauer oder alkalisch der Boden ist. Bereiche, die aggressiver sind, können auch verzinkten Stahl angreifen und zum vorzeitigen Verschleiß der Gestelle führen. „Hanglage bedeutet Risiko“, bringt es Janina Ikier von Medio Energy auf den Punkt, „ein geologisches Gutachten ist deshalb unbedingt zu empfehlen.“ Und auch Frank Schröter von Lebherz & Partner rät dazu: „Jeder Bauingenieur oder Projektierer wird solch eine Prüfung anstreben. Jemand, der nur aus der Photovoltaik kommt, wird vielleicht an dieser Stelle nicht über den Tellerrand hinaussehen und das Problem unterschätzen.“
Der Blick aufs Ganze
Nicht zuletzt sollte bei der Planung auch die Umgebung der eigentlich zu bebauenden Fläche betrachtet werden. Gibt es noch höher liegende Geländeflächen, die viel Regenwasser ableiten könnten, oder Kanten im Gelände mit Abbruchgefahr? Auch später, bei der jährlichen Inspektion, ist die Umgebung immer wieder in die Betrachtung einzubeziehen.
Der aufmerksame Wartungsingenieur wird deshalb auch immer die Geländesituation außerhalb der eigentlichen Anlage beobachten und schauen, ob es inzwischen andere Nachbarbebauungen gibt oder sich an den unmittelbar angrenzenden Flächen Veränderungen ergeben haben. Erosionsrinnen, also offensichtliche Wasserabflussrinnen, sind ein Indiz dafür, dass Regenwasser nicht gleichmäßig im Boden versickert.
Bei Starkregen ist dann die Gefahr hoch, dass Flächenteile ganz weggespült und damit auch die Bodenverankerungen der Gestelle verschoben werden. Eventuell schon eingetretene leichte Verschiebungen, die sich unter anderem an Wölbungen der Module erkennen lassen, können nur durch Inaugenscheinnahme wahrgenommen werden. In den Leistungsdaten der Anlage gibt es in solchen Fällen nicht unbedingt sichtbare Mindererträge.
Vegetation zur Stabilisierung
Beim Bau einer Anlage wird während der Bauphase meist auch die natürliche Vegetation stark in Mitleidenschaft gezogen oder gar komplett zerstört. Das ist meist gar nicht zu vermeiden. Der Boden muss frei sein für die Montage der Gestelle, die Rammraupen fahren übers Gelände. Die Vegetation bildet aber auch ein stabilisierendes Element für den Boden. In den meisten Fällen wächst recht schnell etwas Grünes nach. Aber die Solaranlage verändert auch die Bedingungen für die Vegetation.
In verschatteten Bereichen unter den Modulen wächst unter Umständen nichts mehr oder nur Bodendecker ohne viel Wurzelwerk. An der Vorderkante der Module, wo das Regenwasser abläuft, kommt es hingegen bei Regen zu recht hohen Wassermengen auf relativ geringer Fläche. Hochwachsende Gräser oder Büsche sind dort unerwünscht, da sie die Module verschatten.
Also ist auch zu überlegen, mit welcher Vegetation man nach Abschluss der Bauarbeiten das Gelände begrünt. In den meisten Fällen wird bereits in der Genehmigungsphase des Parks eine Vorgabe zur Begrünung gemacht, die dann natürlich auch eingehalten werden muss.
Bodenerosion stetig beobachten
In späteren Jahren sollte auch auf die Pflege der Vegetation Wert gelegt werden. Ein regelmäßiger Rückschnitt, um Verschattungen zu vermeiden, ist dabei nur ein Aspekt. Das Augenmerk sollte auch darauf liegen, an unbewachsenen Stellen nachzusäen. Auch durch diese Maßnahmen kann man der Bodenerosion vorbeugen.
Bauen am Hang ist keineswegs unmöglich. Und teurer als im Flachland muss es auch nicht unbedingt sein. Für die richtige Statik muss in jedem Fall der Baugrund untersucht werden. Und auch in flachem Gelände können Starkregen oder Überschwemmungen zu Schäden führen.
Doch anders als in flachem Gelände kann Regen an Hängen Bodenbestandteile wegtragen oder aufgeschwemmte Geländeteile können wegrutschen. Deshalb ist in Hanglagen der Bodenerosion besondere Aufmerksamkeit zu widmen, sowohl bei der Planung als auch bei der Wartung. Gibt es Hinweise auf Bodenerosion, gilt es zu handeln. Leider kündigt sich ein Schadensereignis wie das eingangs beschriebene nicht immer vorher an. In solchen Fällen ist es dann aber von Vorteil, wenn der Schaden schnell entdeckt wird.
Pfalzsolar
Eingeschränkte Rammtiefe auf stillgelegter Deponiegelände
Auf der stillgelegten Deponie Heinrichshöh im Landkreis Mecklenburgische Seenplatte errichtete die Ludwigshafener Pfalzsolar GmbH einen Solarpark. Im Zuge der Schließung der ehemaligen Deponie wurde schichtweise Erde aufgeschüttet und verdichtet. Aufgrund der speziellen Geländesituation konnten die Gestelle nur einen Meter tief gerammt werden.
Zuvor hatte der Statiker der Firma CWF, die das Gestellsystem lieferte und montierte, mit dem Geologen vor Ort zusammengearbeitet. „Der Geologe hat den ganzen Prozess eng betreut und auch noch einmal Plattendruckversuche durchgeführt“, erklärt Carsten Franz, technischer Geschäftsführer von CWF. Die ermittelten Daten über maximale Lasten ließ der Statiker in seine Berechnungen einfließen. Als Ergebnis wurde auf die rund vier Meter breiten Längsträger von CWF in diesem Fall jeweils nur ein Modul aufgelegt. Somit ist die Anlage vor einem möglichen Absinken ausreichend geschützt.
Als Schutz vor Erosion gibt es meist schon bei der Genehmigung eine Auflage zur späteren Begrünung. So auch in diesem Fall, in dem ein schnell wachsender Wildrasen in einer standortgerechten Mischung gesät werden muss. Der Solarpark Deponie Heinrichshöh produziert mit einer Leistung von 1,7 Megawatt jährlich knapp 1,7 Millionen Kilowattstunden kohlendioxidneutralen Strom. Die Pfalzsolar GmbH ist eine Tochter der Pfalzwerke AG, eines regionalen Energieversorgers in der Region Pfalz-Saar. Sie errichtet und betreibt seit zehn Jahren sowohl Freiflächen- als auch Dachanlagen.
Enovos Renewables
Solarpark auf ehemaliger Bergarbeiterkolonie
Auf einer achteinhalb Hektar großen Fläche in Ludweiler errichtete die Enovos Renewables GmbH in diesem Sommer eine Freiflächenanlage. Der Generalunternehmer, die Solar-Energiedach GmbH aus Sembach, übernahm die Ausführung und lieferte auch die Gestelle. Das an einem relativ steilen Hang gelegene Gelände war bis vor wenigen Jahren mit einer Wohnanlage für Bergarbeiter bebaut. Die Häuser wurden abgerissen und der Schutt auf dem Gelände, zum Teil in den ehemaligen Kellern, belassen. Noch tiefer unter der Erde, in 500 bis 800 Meter Tiefe, wurde früher Steinkohle abgebaut. Die Hanglage stellte eine besondere Herausforderung dar. Denn auch hier musste insbesondere an eine mögliche Erosion des Bodens gedacht werden. Eine ausgewählte Aussaat sollte Abhilfe schaffen. In Abstimmung mit der Landwirtschaftskammer wurde eine Kleesorte ausgewählt, die hangstabilisierend wirken soll, aber auch nicht zu hoch wächst. Oberhalb der Anlage befindet sich weiteres Gelände, überwiegend Wiesen. Zum Schutz vor Erosion wurden deshalb außerdem rund um die Fläche des Solarparks, zum Teil auch entlang der durch das Gelände führenden Straßen, Gräben zur Drainage gezogen. Eine geologische Beurteilung des Baugrundes fand vor Beginn der Bauarbeiten statt. Die Aufständerung konnte mit Standardrammprofilen erfolgen, die Rammtiefe wurde entsprechend dem Bodengutachten gewählt. Verbaut wurden Module von Solarworld und Wechselrichter von SMA. Rund ein Viertel der Module hat eine Ost-West-Ausrichtung, drei Viertel der Anlage sind nach Süden ausgerichtet. Die prognostizierten 3,6 Gigawattstunden Strom, die die Anlage jährlich produzieren wird, werden direkt vermarktet. Es besteht ein Liefervertrag mit Trianel.
Die Enovos Renewables baut das Portfolio der Enovos Gruppe im Bereich erneuerbare Energien bundesweit aus. Ein Schwerpunkt liegt auf der Region Saarland und Rheinland-Pfalz. Die Betriebsführung der Anlage wird von der Enovos Future GmbH übernommen, die unter anderem auch die Betriebsführung für die Solarparks der Initiative Neustromland übernommen hat.
Rödl & Partner/MR Sunstrom
Freiflächenanlage auf Deponie in ehemaligem Steinbruch
Die Stadt Pegnitz ließ eine Freiflächenanlage mit einer Nennleistung von 153 Kilowattpeak in einem ehemaligen Steinbruch errichten. Die Anlage befindet sich rund 400 Meter entfernt vom städtischen Klärwerk und versorgt dieses nun mit Strom. Der selbst genutzte Anteil des Solarstroms wird bei rund 85 Prozent liegen. Zusammen mit einem Klärgas-BHKW ist die Kläranlage damit zu 60 Prozent energieautark.
Der Steinbruch wurde jahrzehntelang als Deponie für Gießereisand genutzt, die Deponie im Jahr 2007 geschlossen. Dabei wurde der Gießereisand verdichtet, mit einer wasserundurchlässigen Folie abgedeckt und rund ein Meter Erdreich aufgetragen. Weil die Deponieabdichtung nicht beschädigt werden durfte, konnte bei der Errichtung des Solarparks die notwendige Rammtiefe für die Gestelle nicht realisiert werden. Die maximal erlaubte Eindringtiefe für die Pfosten betrug 80 Zentimeter, notwendig wären aber laut Statikgutachten rund 1,30 bis 1,50 Meter gewesen.
Deshalb wurde für die Unterkonstruktion der Anlage auf ein System der MR Sunstrom aus Dresden zurückgegriffen, bei dem die Pfosten nur 80 Zentimeter tief in die Erde eingegraben und durch ein Betonfundament gesichert sind. Das Fundament befindet sich vollständig in der Deckschicht der Deponie, sodass Pflanzen aufwachsen können. Große Aufmerksamkeit wurde darauf gelegt, dass die Grasnarbe möglichst wenig beschädigt wird. Durch die Wiederbegrünung nach Abschluss der Arbeiten wird erneut eine geschlossene Vegetationsdecke erreicht und der Bodenerosion durch Regen vorgebeugt.
Starker Regen kann für bestimmte Freiflächenanlagen Gefahr bedeuten. Ganze Geländeteile können abrutschen oder absacken. Bei dieser Anlage wurde besonders die Erosion des Hanges außerhalb der Photovoltaikanlage als Gefahr eingestuft und der Hang nachträglich gestützt.
Bei dieser Anlage in Norditalien kamen Flächenteile ins Rutschen und rissen die Bodenverankerungen mit.
Durch das Abrutschen des Hanges erhöhte sich die Neigung der Module von 32 auf 43 Grad. Die Modulrahmen verbogen sich und lösten sich vom Laminat.
Module über zwei Unterkonstruktionen zu bauen, ist keine fachgerechte Installation. Bei einer Bodenveränderung rächt sich dieser Fehler ganz besonders.
