Solarstrom von der Mauer: So funktioniert Wall-PV

Die Schweiz hat sportliche Ausbauziele für die Ökostromproduktion. Sonne und Wind sollen mindestens 50 Prozent des Stroms liefern. Der größte Teil davon entfällt auf die Photovoltaik, auch im Winter. Eine Lösung für diese Herausforderung ist die vertikale Montage von Modulen.

Hier schaut die Solarbranche aber nicht nur auf die Gebäudefassaden. Auch Infrastrukturflächen kommen in den Blick. Neben Lärmschutzwänden bieten auch viele Stützmauern, die die Straßen in der Schweiz vor dem Abrutschen sichern, Platz für die Photovoltaik.

Stützmauern bieten Platz für die Photovoltaik

Doch die Montage der Module an solchen Flächen ist gar nicht so einfach, wie ein Projekt zeigt, das der Solarprojektierer Zenna im Kanton Appenzell Ausserrhoden umgesetzt hat. Dort haben die Installateure von Solarmotion im Auftrag von Zenna eine Solaranlage an die Mauer neben einer Umfahrungsstraße der Gemeinde Teufen montiert.

Das brachte einige Probleme mit sich. Da die Mauer den angrenzenden Fels abstützt, durfte die Unterkonstruktion der Photovoltaikanlage deren Statik nicht verändern. Die Vorgabe des Schweizer Straßeninspektorats war deshalb, dass die Verankerung nicht weiter als 90 Millimeter in die Stützmauer eingebracht werden durfte. Nur so konnte garantiert werden, dass die Statik der Stützmauer nicht beeinflusst wird. Um dies zu gewährleisten, haben die Projektbeteiligten vor allem in der Planungsphase zusätzlich das Ingenieurbüro des Straßeninspektorats einbezogen, das sämtliche statischen Kalkulationen überprüfte. Damit sich die Module installieren lassen, haben die Planer des Projektierungsbüros Zenna mit dem Montagesystemhersteller K2 Systems eine Sonderkonstruktion entwickelt. Damit sind die Module parallel an die 75 Grad geneigte Stützmauer montiert.

Module in die Schiene eingelegt

Grundlage der Montagelösung war das System Basic Rail vom K2 Systems. Dessen Montageschiene wurde mit HUS-Schraubankern in der Mauer verankert. Das ist ein mechanischer Dübel, der in ein vorgebohrtes zylindrisches Bohrloch eingeschraubt wird. Das Spezialgewinde des Dübels schneidet dabei ein Innengewinde in die Mauer, was eine formschlüssige Verbindung ­ergibt.

Die beiden Elemente und eine Bautenschutzmatte als Untergrund wurden zusätzlich mittels einer speziellen Klebetechnik am und im Mauerwerk befestigt. Im Anschluss haben die Handwerker auf den Basic Rails einen Kreuzverbund mit der Einlegeschiene von K2 Systems aufgebaut und darin die Module montiert.

Das Befestigungssystem musste zudem hohe Anforderungen an den Korrosionsschutz erfüllen. Deshalb hat K2 Systems die Komponenten eloxiert. Indirekte Bestandteile sind aus Aluminium und A2-Edelstahl gefertigt. Bei den Schraubankern hat sich K2 Systems sogar für eine säure- und seewasserbeständige A4-Edelstahlausführung entschieden, um den Korrosionsschutz zu erhöhen. Innerhalb von nur zwei Monaten haben die Handwerker 756 Module an die Mauer montiert.

Die Planer haben die Anlage so ausgelegt, dass der verfügbare Platz maximal ausgenutzt wurde. Auf diese Weise konnte ein Solargenerator mit einer Leistung von 325 Kilowatt aufgebaut werden. Laut Prognosen wird sie jedes Jahr 230.000 Kilowattstunden Solarstrom liefern.

Durch die senkrechte Installation erwarten die Planer vor allem in den Wintermonaten einen höheren Ertrag. Diese Art der Montage hat den Vorteil, dass kein Schnee auf den Modulen liegen bleibt. Außerdem sind die Module dadurch besser zur tiefer stehenden Wintersonne ausgerichtet und können zusätzlich sogar noch das vom weißen Schnee reflektierte Licht zur Stromproduktion nutzen.

Mauer in den Schweizer Alpen solarisiert

Der litauische Modulhersteller Solitek und der Schweizer Anlagenprojektierer Reech haben in der Schweiz ein ähnliches Projekt realisiert. Die fast senkrechte Stützmauer neben einer Straße am Punt dal Gall an der Grenze zu Italien wurde mit Solarmodulen bestückt.

Die 478 rahmenlosen Paneele von Solitek liefern eine Leistung von gut 200 Kilowatt. Dank des hohen Winkels, in dem die Module installiert sind, liefert die Anlage satte 230 Megawattstunden Sonnenstrom pro Jahr. Dabei ist der Ertrag im Winter im Vergleich zu herkömmlich installierten Solaranlagen besonders hoch. Denn in der kalten Jahreszeit steht die Sonne tiefer, sodass die Anlage besser zur Wintersonne ausgerichtet ist.

Generell sind die Temperaturen in den Alpen niedriger als im flachen Vorland. Deshalb sind die Erträge vergleichsweise höher. Außerdem wirkt im Winter die Reflexion des Schnees als Lichtverstärker. Auch dieser Albedoeffekt steigert den Solarertrag.

Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass im Winter auf den vertikalen Modulen kein Schnee liegen bleibt. Aus diesem Grunde haben die Module keinen Rahmen. Der Schnee gleitet besser von der Oberfläche ab und setzt sich nicht fest.

Für die Montage der Solarmodule musste die Straße zeitweise gesperrt werden. Deshalb haben die Handwerker losgelegt, als der angrenzende Munt-La-Schera-Tunnel ohnehin saniert wurde. Der Einspeisepunkt für die Solaranlage liegt unmittelbar in der Nähe: Am benachbarten Stausee Lago di Livigno betreiben die Engadiner Kraftwerke ein Wasserkraftwerk. Dort ist die Infrastruktur für die Einspeisung des Solarstroms vorhanden.

Dieser Artikel erschien zuerst in der Photovoltaik Ausgabe 3/2024.