Großer Unterschied bei der Ballastierung von Flachdach-Photovoltaik-Anlagen

Wie viel Ballast auf eine Flachdachanlage gehört, damit sie sich nicht verschiebt oder bei Sturm einfach abhebt, kann der Bauherr, der in der Regel Laie ist, kaum einschätzen. Und auch Installateure sind in der Regel auf die Berechnungen des Herstellers des Montageystems angewiesen. Peter Grass, Geschäftsführer des Herstellers PMT, berichtet von einem Bauherren, der eine Photovoltaikanlage auf einem zweistöckigen Industriegebäude errichtet hatte und im nachhinein Zweifel an der Ballastierung seiner Anlage bekam. Schon nach einem Jahr hätten sich dort leichte Verschiebungen des Modulfelds gezeigt, das mit knapp drei Kilogramm pro Quadratmeter beschwert worden war.

Grass kam in einem Vergleichsangebot zur selben Anlage dagegen auf 12,48 Kilogramm pro Quadratmeter. Das war ihm Anlass genug, einen Versuch zu starten. Er holte insgesamt sechs Angebote für dieselbe Anlage ein und rieb sich die Augen. Es zeigte sich, dass nur ein Teil der Anbieter mit dem höheren und in seinen Augen notwendigen Ballast rechnete. Der andere Teil der Anbieter blieb deutlich unter den veranschlagten Gewichten. Davon abgesehen, dass diese Mitbewerber für niedrigere Gewichte auch geringere Preise verlangen können und Dächer nutzen, die statisch für einen schwerere Anlage nicht ausreichen würden, stellt sich die Frage: Sind diese Anlagen auch ein Sicherheitsrisiko? Peter Grass sagt: „Sinnvolle Ballastwerte werden teilweise mehr als 20-fach unterschritten. Diese niedrige Ballastierung wird Böen, die auftreten können und in der Anlagennutzungszeit auch auftreten werden, nicht standhalten. Das System wird sich durch nur mäßigen Wind verschieben und im nächsten nennenswerten Sturm abheben.“

pv magazine Webinar

Peter Grass von PMT analysiert in dem kostenfreien Webinar die Ergebnisse des Ballastvergleichs und stellt sie zur Diskussion. Thorsten Kray vom Institut für Industrieaerodynamik in Aachen wird eine Checkliste vorstellen, mit sich eine Ballastberechnung überprüfen lässt.

Ein weiterese Haftungsthema im Webinar wird die bauaufsichtliche Zulassung sein. Eine solche hat PMT jetzt für das ganze System, nach Grass Aussage ein Alleinstellungsmerkmal. Im Webinar wird es auch daraum gehen, was das bedeutet.

Um einen echten Vergleich zu ermöglichen, betrachtete Grass die Ballastierung von einem thermisch vom Rest des Modulfeldes getrennten Block mit drei Doppelmodulen längs und sechs Doppelmodulen in Querrichtung. PMT selbst platziert in den Eckbereichen 90 Kilogramm in allen vier Ecken und nach innen geringer werdende Ballastwerte mit dem geringsten Innenbereichsballast von 21 Kilogramm. Zwei Mitbewerber hatten die gleiche Systematik. Ein Mitbewerber verfolgte zwar einen ähnlichen Ansatz, er verwendete aber deutlich weniger Ballast. Bei drei Mitbewerbern wurde nicht nur deutlich weniger Ballast im Eckbereich eingesetzt, sondern auch ein abweichendes Schema. So verteilten sie den Ballast ringförmig über das gesamte Modulfeld, und nicht ringförmig über den betrachteten Ausschnitt, berichtet Grass. Einer der Mitbewerber betrachtete sogar das gesamte Dach als einen großen Einflussflächenblock und hielt es nur bei den ersten zehn Modulen, die nahe am Rand des Dachs liegen, für nötig, sie überhaupt mit Zusatzgewicht zu belegen.

Windkanaluntersuchungen alleine reichen nach Grass‘ Ansicht daher nicht aus, um den richtigen Ballast festzulegen. Denn wie groß ein Einflussflächenblock anzunehmen sei, gehe nicht als Schlussfolgerung aus einem Windkanalversuch hervor, sondern müsse der Hersteller als Annahme dem Aerodynamik-Ingenieur mitteilen. Und ein Hersteller kann es nur wissen, indem er die Steifigkeit seines Systems untersucht.

Aerodynamik-Experte: eine Lasteinflussfläche kann selten mehr als 15 Module umfassen

Auch Thorsten Kray, Leiter der Abteilung für Aerodynamik und Photovoltaik-Windlasten des I.F.I. Instituts für Industrieaerodynamik in Aachen, hat die Erfahrung gemacht, dass Hersteller Ballastierungen sehr unterschiedlich berechnen. Er kennt Fälle, bei denen er davon überzeugt ist, dass es sich nicht um Rechenfehler, sondern um Absicht handelt.

„In einem typischen Fall waren das Eigengewicht der Module und der Unterkonstruktion in beiden Angeboten jeweils nahezu identisch, trotzdem kam einer auf 23.000 Kilogramm Gesamtballast und der andere nur auf 4.000“, sagt er. Da über die Gleichungen zur Berechnung von Ballast in der Fachwelt aber Einigkeit herrsche, liege somit nahe, dass einer der Systemhersteller bewusste Ballastreduzierungen vorgenommen habe, um sich einen Vorteil bei der Auftragsvergabe zu ergattern. „Dazu kommt noch, das dieser Anbieter außerdem einen Haftungsausschluss hat, so dass der Installationsbetrieb haftet, auch wenn der Schaden an fehlerhaften Berechnungen des Auslegungstools des Herstellers liegt.“ Kunden und Installateure sollten die Ballastberechnungen daher kritisch hinterfragen.

In einer Checkliste für Installateure und Bauherren formuliert er unter anderem den Tip: Für den Lastfall Abheben können nur kleine Lasteinflussflächen angesetzt werden, die selten mehr als 15 Module beinhalten.

 

Mehr dazu finden Sie in der pv magazine Ausgabe, die am 25. September erscheint. Einer der Schwerpunkte behandelt das Thema Ballastierung.