Viele Herausforderungen

Sven Ullrich

Wenn es um solare Freiflächenanlagen geht, kommt immer wieder die Forderung, doch zunächst bereits versiegelte oder anders nicht nutzbare Flächen zu bebauen. Bei Letzteren handelt es sich vor allem um sogenannte Konversionsflächen, wie ehemalige Militär-, Industrie- oder Gewerbeareale. Doch es geht hier auch um ehemalige Deponien. Das sind Flächen, auf denen Müll langfristig gelagert wird, wo aber keine weiteren Abfälle hinzukommen.

In der Regel werden ehemalige Deponien verschlossen und renaturiert. Tatsächlich kann die Bebauung solcher Flächen mit Photovoltaikanlagen einen Anteil der Energieversorgung übernehmen. Die Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg hat ausgerechnet, wie groß das Potenzial dafür im Ländle wäre. Herausgekommen ist eine Zahl von 131.000 Megawattstunden Solarstrom, die erzeugt werden könnten, wenn 78 der dafür geeigneten Deponien mit Photovoltaikanlagen bebaut werden. Dabei wurden allerdings nur Landschaftsdaten berücksichtigt.

Doch so einfach ist es nicht. „Es gibt ganz unterschiedliche Arten von Deponien und jede ist anders“, weiß Marco Göbel, Geschäftsführer von MKG Göbel, einem Anbieter von Montagesystemen für Freilandsolaranlagen mit Hauptsitz in Öhringen, auf halbem Wege von Heilbronn nach Schwäbisch Hall. Das Unternehmen hat schon viel Erfahrung gesammelt mit der Installation von Solar­anlagen auf verschiedenen Deponien.

„Es gibt ganz unterschiedliche Arten von Deponien. Jede ist anders.“

Vor allem müssen Projektierer, aber auch die Betreiber der Deponien – in der Regel sind das die Kommunen – einige Dinge beachten, wenn sie eine Solaranlage darauf bauen wollen. So werden die Deponien in der Regel mit einer Membran verschlossen. Über diese Membran wird Erdreich geschüttet und danach wird die Deponie rekultiviert. „Diese Membran darf beim Bau der Solaranlage nicht ­verletzt werden. Deshalb ist es wichtig, mit dem ­Spezialisten, der für die Abdichtung verantwortlich ist, die Randparameter abzuklären“, sagt Marco Göbel.

Abdichtung genau kennen

Dazu gehören unter anderem Informationen, wie dick die Erdschicht ist, auf der die Solaranlage stehen soll, wie tief das Montagesystem im Boden verankert werden darf und wie hoch die zusätzliche Last ist, die das Abdichtsystem trägt. „Wichtig sind aber auch Informationen über den Zustand der Abdichtung, um einschätzen zu können, ob sie die geplante Nutzungsdauer der Solaranlage von mindestens 20 Jahren noch trägt“, betont Göbel.

Diese Informationen haben Einfluss auf die Planung und den Bau der Solaranlage – und darauf, ob überhaupt ein Generator auf der Deponie hält. Denn in der Regel ist die Erdschicht über dem Abdichtsystem einen bis 1,2 Meter dick.

Die Pfosten des Montagesystems sollten einen Abstand von einem halben Meter zur Membran nicht unterschreiten. „Das bedeutet eine maximale Einbindetiefe von 60 bis 80 Zentimeter“, sagt Göbel. „Um mit dem Rammen der Pfosten einen ausreichende Standsicherheit zu gewährleisten, wären aber oft 1,5 bis zwei Meter Tiefe notwendig.“ Deshalb bauen die Installateure von MKG Göbel zunächst Betonfundamente.

Foto: MKG Göbel

Grasnarbe schützt vor Erosion

Das heißt, sie erstellen ein Loch bis einen halben Meter an die Abdichtung der Deponie heran. Dort stellen sie den Pfosten des Montagesystems hinein und füllen das Loch mit Beton auf – allerdings nicht bis ganz nach oben. „Denn wichtig ist, dass man das Fundament von oben nicht sieht. Deshalb füllen wir den oberen Teil noch mit Erdreich auf, auf dem dann eine Grasnarbe wächst“, beschreibt Marco Göbel die Lösung.

Denn die Grasnarbe ist ein wichtiger Bestandteil des Erosionsschutzes. Schließlich sind die Deponien an den Rändern schräg. Das Wasser läuft über die Modultische ab und dann gesammelt auf den Boden. Somit entstehen an diesen Stellen sehr schnell Erosionsschäden durch Auswaschungen, die tiefe Furchen hinterlassen. Die Grasnarbe verhindert dies. „Wir setzen keine Projekte um, wenn wir nicht in die Erde betonieren dürfen, sondern oberirdisch betonieren müssen“, betont Göbel. „Jeder Zentimeter, den wir in die Erde hinein dürfen, hilft uns bei der Gründung der Solaranlage.“

123 Megawatt Solarstromleistung passen auf die 79 Deponien, die im Rahmen einer Analyse durch die Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg für geeignet befunden wurden.

Setzungen beachten

Die Hanglage ist bei Deponien eine zusätzliche Herausforderung. Denn die Standsicherheit muss gewährleistet sein – in zweifacher Hinsicht. Hier geht es um die Standsicherheit der Deponie selbst, also um die Resttragfähigkeit der Abdichtung. Die Anlage darf aber auch nicht abrutschen.

Durch die Aufständerung der Module werden zusätzliche Windlasten in den Untergrund eingeleitet. „Dieser Einfluss muss überprüft werden. Deshalb ist ein Gleitsicherheitsnachweis erforderlich, der belegt, dass trotz der Neigung die Photovoltaikanlage nicht abrutscht“, weiß Marco Göbel. „Dieser Gleitsicherheitsnachweis kann erst nach der finalen Planung der gesamten Anlage und der Unterkonstruktion inklusive der Betonfundamente erbracht werden.“ Schließlich steht erst dann fest, welches Gewicht und welche zusätzlichen Lasten durch die Solaranlage in die Deponie eingebracht werden.

6.450 Megawattstunden Strom kann die größte der Solaranlagen auf einer Deponie im Ländle jedes Jahr liefern, wenn sie nur mit Modulen in Ost-, Süd- und Westausrichtung bebaut wird. Bei der kleinsten der Deponien wären immerhin 65 Megawattstunden jedes Jahr drin. Insgesamt beträgt das Potenzial 131,5 Gigawattstunden pro Jahr.

Foto: MKG Göbel

Neigungswinkel einstellen

Wichtig ist hier vor allem für die Betreiber der Deponie, dass die Projektierung der Solaranlage erst beginnen kann, wenn sich in der Deponie nichts mehr bewegt oder klar ist, wo mit welchen Setzungen noch zu rechnen ist. „Wie bei einem normalen Bauwerk sollte die Deponie nach der Abdichtung mindestens ein Jahr, eher zwei Jahre ruhen“, mahnt Marco Göbel. „Die Deponiebetreiber sollten die Setzpegel auch über die Zeit dokumentieren, um zu wissen, wo noch etwas nachsackt.“

Dies ist durchaus auch abhängig von der Art der Deponie. Denn bei ehemaligen Hausmülldeponien, die mit der Zeit verrotten, ist mit größeren Setzungen zu rechnen als etwa bei Bauschutt- oder Erzdeponien.

Auch die Position eventueller Entgasungsbrunnen und des dafür verlegten Rohrsystems ist bei der Planung einer Anlage auf ehemaligen Hausmülldeponien extrem wichtig. Denn der Hausmüll unter der Abdichtung verrottet. Dadurch entstehen Gase, die unter der Abdichtung gesammelt und dann über ein Rohrsystem und die Entgasungsöffnungen an die Oberfläche abgeleitet werden.

Schließlich darf bei der Gründung der Solaranlage das Rohrsystem nicht beschädigt werden. In manchen Fällen ist sogar vorgeschrieben, dass es gar nicht überbaut werden darf. Auch der Abstand zu den Entgasungsbrunnen ist vorgeschrieben und muss mit eingeplant werden. Danach kann mit dem Bau begonnen werden. MKG Göbel ständert die Module immer mit einem Winkel von mindestens 15 Grad zum Horizont auf, um den Selbstreinigungseffekt sicherzustellen.

Hangparallel ist optimal

Das ist nicht so einfach. Denn die Neigungen können sehr unterschiedlich sein. „Wir haben in den Niederlanden in Bavelse Berg eine Solaranlage auf eine Deponie gebaut, bei der ganz unterschiedliche Winkel zwischen Montagepfosten und Modultisch notwendig waren, um eine ebene Fläche zu erreichen“, erinnert sich Marco Göbel. „Da war von zehn bis 15 Grad Aufständerung alles dabei.“

Für das Unternehmen ist dies mit dem eigenen Montagesystem GMS Max möglich. Denn das System hat keinen starren Neigungswinkel. Dieser wird während der Installation eingestellt. „Denn wir können zwar vorher ein dreidimensionales Geländemodell erstellen. Doch es ist immer schwierig, vorab genau festzulegen, wie steil der Hang an welcher Stelle ist“, beschreibt Göbel die Herausforderung. „Dies müssen wir dann während der Installation der Anlage präzise einstellen.“

„Ein Gleitsicherheitsnachweis ist erforderlich, der belegt, dass trotz der Neigung die Photovoltaikanlage nicht abrutscht.“

Drucklasten ableiten

Mit dem eigenen System kann MKG Göbel alle möglichen Anstellwinkel während des Baus der Anlage einstellen und miteinander kombinieren – bis hin zur hangparallelen Verlegung, wenn die Neigung der Deponie schon bei zehn bis 15 Grad liegt. Letzteres ist auch die bevorzugte Variante, wenn sie möglich ist. Denn je steiler der Modultisch angestellt ist, desto höher sind die Sogkräfte, die der Wind auf die Anlage ausübt. Bei der hangparallelen Verlegung hat der Wind die geringsten Angriffsmöglichkeiten, was die Soglast auf die Deponieoberfläche verringert. Die  zusätzlichen Drucklasten durch das Anlagengewicht oder die zusätzliche Schneelast wiederum wird über das Betonfundament in den Boden eingeleitet. Je größer der Durchmesser des Fundaments ist, desto besser werden diese Kräfte verteilt.

Wenn die Breite des Fundaments begrenzt oder kein ­Betonfundament möglich ist, hilft eine lastverteilende Platte weiter. Dies ist eine Metallplatte, die an den Pfosten des Montagesystems angeschraubt wird, wo dieser in den Boden eindringt. Die Platte sorgt dann für eine flächigere Verteilung der Lasten auf dem Boden. Auf diese Weise sinkt die Anlage nicht weiter in den Boden ein und es ist sichergestellt, dass die Deponieabdichtung nicht beschädigt wird.

Foto: MKG Göbel