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PV-Anlagen und -Systeme im Gartenbau

By 22. Dezember 2023No Comments

Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) sind aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken und werden in den kommenden Jahren noch mehr Potenzial entfalten. Gleichzeitig erwägen zahlreiche Gartenbaubetriebe, ihre Gewächshäuser aus wirtschaftlichen oder Altersgründen stillzulegen und suchen daher nach sinnvollen Alternativnutzungen. Die Investition in PV-Anlagen erweist sich für diese Betriebe nicht nur als ökologisch, sondern auch als ökonomisch äußerst vorteilhaft.

Gründe, die Stromproduktion mit PV-Anlagen selbst in die Hand zu nehmen:

Hohe Strombezugspreise

Umweltschonende Energieerzeugung – Nachhaltigkeitsgedanke

Sorgen vor Blackouts und dem damit verbundenen Wunsch nach Unabhängigkeit

Stromproduktion für betriebseigenen Bedarf und Elektro-Fuhrpark

Verbesserte Förderbedingungen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2023) und Förderkredite für Strom und Wärme der KfW und Elektro-Fuhrpark

 

a) Der richtige Standort

Wer selbst eigenen Sonnenstrom erzeugen möchte, steht zunächst vor den Fragen: Welche Form der PV-Anlage soll es sein? Wo und wie kann diese am besten montiert werden? Welche Aufbauart ist sinnvoll? Die meisten Gartenbaubetriebe in Deutschland, die eine PV-Anlage installieren möchten, planen eine Installation auf bestehenden Gebäuden. Eine solche Erweiterung will aber gut überlegt sein. Als Montageorte für die Solarmodule eignen sich vor allem Lager- und Arbeitshallen, Kühlräume, Verbinder, Arbeitswege, Verkaufsanlagen und angeschlossene Wohnhäuser oder Mitarbeiter-Unterkünfte. Bei diesen Montageorten auf Betriebsgebäuden gibt es, im Gegensatz zur Agri-PV-Anlage, keine Probleme mit Konkurrenz zwischen einer maximalen „Sonnenernte“ durch die PV-Anlage und den darunter kultivierten Pflanzen. Darüber hinaus können PV-Anlagen mittlerweile auch auf Wasserflächen (Regenwasserspeicherbecken) montiert werden.

 

b) Eigenversorgung oder Einspeisung

Geht es um eine Eigenversorgung, kann der selbst erzeugte PV-Strom tagsüber im laufenden Betrieb verbraucht werden. Sollte die Anlage aber mehr Strom erzeugen als verbraucht werden kann, gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder speichert der Betrieb die Überschüsse in Batteriesystemen für die spätere Nutzung oder speist sie gegen Vergütung in das öffentliche Netz ein.

 

Wichtiger Hinweis:

Wer in das öffentliche Netz einspeist, gilt als Energielieferant und muss diese Tätigkeit bei der Bundesnetzagentur an- bzw. abmelden (Lieferantenanzeige nach § 5 Energiewirtschaftsgesetz). Davon ausgenommen sind Lieferanten, die Haushaltskunden ausschließlich innerhalb einer Kundenanlage (§ 3 Nummer 24a Energiewirtschaftsgesetz), innerhalb eines geschlossenen Verteilernetzes (§ 110 Energiewirtschaftsgesetz) oder über nicht auf Dauer angelegte Leitungen beliefern.

Vermarktungstipp:
Wer etwa auf stillgelegten Gewächshausanlagen große PV-Anlagen betreibt, kann den erzeugten Strom
direkt oder über Makler an der Leipziger Strombörse (EEX) anbieten.

c) Schwieriger Montageort:

Das Gewächshausdach
Sollen die Solarmodule auf bestehenden Gewächshäusern angebracht werden, muss besonders auf die
Tragfähigkeit der vorhandenen Unterkonstruktion geachtet werden. PV-Anlagen können auf verschiedene Weise auf den Gebäudedächern montiert werden: als sogenannte Aufdachsysteme oder als dachintegrierte Systeme.

1. Aufdachsysteme

Aufdachsysteme gelten als Standardmodulbefestigung auf Hausdächern. Sie lassen sich auch auf
Gewächshäusern installieren. Dafür müssen jedoch einige wichtige Punkte beachtet werden. In der Regel
handelt es sich bei Produktionsgewächshäusern um Gebäude für die eine Lastenberechnung nach DIN
11535-1 mit verminderten Lastannahmen gelten. Dem gegenüber stehen die sonst für Hochbauten üblichen Normen DIN 1055-4 und 1055-5. Werden PV-Module nachträglich aufgebaut, kann das aufgrund der speziellen Erleichterungen, vor allem im Hinblick auf die Schneelasttragfähigkeit sowie der Windangriffsflächen, problematisch werden.

Solche Erleichterungen der Baustatik für Produktionsgewächshäuser setzen allerdings verschiedene Pflichten voraus. Demnach muss ein Produktionsgewächshaus, welches eine Einfachbedachung besitzt und nach DIN 11535-1 mit 0,25 kN/m² (25 kg/m²) Schneelastberechnung gebaut wurde, stets beheizbar sein. Wenn eine Lastreduzierung der Statik vorgesehen wurde, erfordert die europäische Norm DIN EN 13031-1 eine Beheizbarkeit auf mindestens +12°C bei einer Einfachbedachung und auf mindestens +17°C bei einer Isolierglaseindeckung. In der Praxis zeigt sich, dass ein Abräumen einer Schneeauflage bei mehrschiffigen Gewächshausanlagen nicht machbar ist.

Optimal sind Venlo-Gewächshäuser, weil sie durch Ergänzungen die statischen Voraussetzungen erfüllen können. Dafür lassen sich zusätzliche Stützreihen anbringen, um somit jede vorhandene Rinne zu stärken und so für eine erhebliche Entlastung der Konstruktion zu sorgen. Wichtig ist darauf zu achten, dass solche Nachrüstungen fachgerecht kalkuliert und installiert werden. Schließlich soll die Konstruktion später sowohl den Schneelasten als auch den Sog- und Druckkräften bei Wind effektiv standhalten.

Wenn die Unterkonstruktion dachparallel über die bestehende Eindeckung montiert wird, kann man
erfahrungsgemäß von einer Mehrbelastung der Gewächshauskonstruktion von mindestens 0,15 kN/m²
(15 kg/m²) ausgehen. Dabei ist sicherzustellen, dass die statischen Mindestanforderungen weiterhin erfüllt werden.

 

2. Dachintegrierte Systeme

Dachintegrierte Systeme können bei einer PV-Anlage die bessere Lösung sein. Denn dabei wird die alte
Dacheindeckung entfernt und durch PV-Module ersetzt. Daraus folgt, dass die Unterkonstruktion weniger belastet wird. Oder anders ausgedrückt, gibt es statisch gesehen wenige bis keine Einschränkungen. Weitere Vorteile sind, dass sich Schneelasten abheizen und Dachwaschmaschinen weiterhin nutzen lassen.

Wichtiger Hinweis:

Bei der Planung von (größeren) Anlagen auf (stillgelegten) Gewächshäusern sollte auf jeden Fall mit dem örtlichen Bauamt gesprochen werden! Je nach Bundesland gibt es zu diesem Thema unterschiedliche Regelungen.

d) Montage auf festen Bauten

Als unproblematische Standorte zum Anbringen von PV-Anlagen gelten Arbeitshallen, Gartencenter oder andere feste Gebäude. Solche Bauten unterliegen der Hochbaunorm nach DIN 1055-4 und 1055-5. Insofern gelten für diese eine Regelschneelastberechnung von mindestens 0,75 kN/m² (75kg/m²). Nach dem Anbringen der PV-Module dürfen diese 75 kg/m² auf keinen Fall unterschritten werden, es müssen also noch Reserven in der Statik vorhanden sein. Das bedeutet, wird auf einem Gebäude mit einer maximalen Traglast von 75kg/m² eine PV Anlage installiert, entspricht das einer zusätzlichen Belastung von ca. 15kg/m². Somit könnte das Gebäude also nur noch 60kg/m² Schnee tragen und das wäre damit unzulässig!

Grundsätzlich sollten alle getroffenen Maßnahmen, die sich auf die Standsicherheit des Gewächshauses
oder anderer Gebäude auswirken, von einem Statiker geprüft und zertifiziert werden.

 

Weitere NUTZUNGSFORMEN von PV-Anlagen.

Neben den aktuell üblichen PV-Anlagen gibt es noch andere Nutzungsformen, die in Zukunft vermehrt von Interesse sein können. Das sind zum einen schwimmende Solarparks, sogenannte Aqua-Photovoltaik (Aqua-PV) und zum anderen Agri-Photovoltaik (Agri-PV).

Vor allem in großen Gartenbaubetrieben sind Wasserflächen (Regenwasserspeicherbecken) vorhanden.
Diese können für Aqua-PV (auch Floating Photovoltaics (FPV) genannt) genutzt werden. Dabei wird auf ein verankertes Schwimmersystem eine Unterkonstruktion mit den PV-Modulen montiert. Solchen schwimmenden Solarparks wird ein großes Potenzial nachgesagt. Wie BayWa r.e., führend auf dem Gebiet der Realisierung schwimmender PV-Anlagen, berichtet, sollen sich in Südeuropa Floating-PV für Flächen ab 50 Hektar schon bald ohne Subventionen oder staatliche Förderung verwirklichen lassen.

 

Vorteile dieser Art der Stromerzeugung sind:

  • geringere Wasserverdunstung
  • reduziertes Algenwachstum in den Becken
    dank der Verschattung durch die Module
  • höhere Stromausbeute durch Reflexion an
    der Wasseroberfläche
  • höhere Leistung der Anlage durch die
    Kühlwirkung des Wassers
  • kein zusätzlicher Flächenverbrauch – In Europa befindet sich eine der größten FPV-Anlagen in den Niederlanden. Eine der derzeit größten Floating-PV-Anlagen in Deutschland hat BayWa r.e. für die Quarzwerke GmbH in Haltern am See auf einer Fläche von knapp 1,8 Hektar realisiert.

Derzeit auch in Deutschland im Aufwind sind Agri-PV-Anlagen. Diese bieten die Möglichkeit einer Doppelnutzung von landwirtschaftlichen Flächen. Das heißt, die entsprechende Fläche wird sowohl zur Pflanzen- als auch zur Stromproduktion genutzt.

Hier gibt es ebenfalls erste Projekte in Deutschland über Obstanlagen, etwa am Bodensee, im Rheinland
und in Westfalen. Auch bei solchen Freiflächenanlagen muss unter Einbeziehung aller Komponenten (Module, Unterkonstruktion, Gründung und Befestigung) die Standsicherheit gewährleistet sein. Das heißt, dass auch dafür eine statische Berechnung nachgewiesen werden muss. Zudem müssen die Wechselrichter solcher Anlagen in wettersicheren Gebäuden oder mindestens korrosionsgeschützt untergebracht werden.

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