Gründach und Solar: Warum die Kombination perfekt ist

Ein Gründach ist mehr als eine ökologische Geste – es ist ein multifunktionales System, das in Kombination mit einer Photovoltaikanlage seine volle Stärke entfaltet. Die Vegetation kühlt die Dachfläche, was die Effizienz der Solarmodule um 3 bis 5 Prozent steigert. Gleichzeitig bietet das Gründach Lebensraum für Insekten und Vögel, hält Regenwasser zurück, verbessert die Gebäudeisolation und verlängert die Lebensdauer der Dachabdichtung. Diese sogenannten Biosolar-Dächer werden in der Schweiz immer beliebter.

Warum Gründächer die PV-Effizienz steigern

Der Kühleffekt

Solarmodule verlieren bei steigender Temperatur an Effizienz. Pro Grad Celsius über der Nenntemperatur von 25 Grad sinkt die Leistung um etwa 0,35 bis 0,5 Prozent. An einem heissen Sommertag kann sich ein konventionelles Dach auf über 70 Grad aufheizen. Die Module auf einem solchen Dach erreichen dann Temperaturen von 60 bis 75 Grad und verlieren 12 bis 25 Prozent ihrer Nennleistung.

Ein begrüntes Dach bleibt dank der Verdunstungskühlung der Pflanzen deutlich kühler. Die Oberflächentemperatur eines extensiven Gründachs liegt an heissen Tagen typischerweise 20 bis 30 Grad unter der eines konventionellen Flachdachs. Die Solarmodule über der Begrünung profitieren von dieser kühleren Umgebung und liefern 3 bis 5 Prozent mehr Jahresertrag als auf einem konventionellen Dach.

Reflexion und Diffusstrahlung

Die Vegetation reflektiert Licht diffus nach oben, was die Unterseite der aufgeständerten Module zusätzlich beleuchtet. Bei bifazialen Modulen (Module, die auch auf der Rückseite Strom erzeugen) kann dieser Effekt den Mehrertrag auf 5 bis 8 Prozent steigern. Die grüne Fläche reflektiert mehr langwelliges Licht als ein dunkles Bitumendach, was den Gesamtertrag weiter verbessert.

Biodiversität auf dem Dach

Extensive Gründächer mit einer Substratschicht von 6 bis 15 Zentimetern bieten Lebensraum für eine erstaunliche Vielfalt an Pflanzen, Insekten und Kleintieren. Typische Begrünungen umfassen Sedum-Arten, Wildkräuter, Gräser und Moose, die an die extremen Bedingungen auf dem Dach angepasst sind: intensive Sonneneinstrahlung, Wind, Trockenheit und saisonale Temperaturschwankungen.

Die Kombination mit Solarmodulen schafft unterschiedliche Mikroklimazonen auf dem Dach: sonnige, trockene Bereiche zwischen den Modulen und schattigere, feuchtere Bereiche unter den aufgeständerten Panels. Diese Vielfalt an Lebensräumen fördert die Artenvielfalt zusätzlich. Studien haben gezeigt, dass Biosolar-Dächer bis zu 50 Prozent mehr Pflanzenarten beherbergen als reine Gründächer.

In der Schweiz, wo der Verlust an natürlichen Lebensräumen ein ernstes Problem ist, können Gründächer einen wichtigen Beitrag zur urbanen Biodiversität leisten. Besonders in dicht bebauten Gebieten sind Dachflächen oft die einzigen verfügbaren Flächen für die Natur. Viele Schweizer Städte haben dies erkannt und fördern Dachbegrünungen oder schreiben sie in ihren Bauordnungen vor.

Regenwasserretention

Ein extensives Gründach hält 40 bis 70 Prozent des Jahresniederschlags zurück. Bei einem Starkregen nimmt das Substrat einen Grossteil des Wassers auf und gibt es erst verzögert wieder ab – durch Verdunstung der Pflanzen zurück in die Atmosphäre oder als langsamer Abfluss in die Kanalisation. Diese Pufferwirkung entlastet die Kanalisation erheblich und reduziert das Risiko von Überflutungen.

In Kombination mit einer Regenwassernutzungsanlage bildet das Gründach eine erste Filterstufe. Das durch die Substratschicht gefilterte Wasser hat eine bessere Qualität als das Wasser von einem konventionellen Dach. Es enthält weniger Schwebstoffe und Verunreinigungen, was die Wartungsintervalle des Regenwassertanks verlängert.

Isolationswirkung und Energieeinsparung

Die Substratschicht eines Gründachs bietet eine zusätzliche Dämmwirkung, die den Heizenergieverbrauch im Winter um 3 bis 8 Prozent und den Kühlenergiebedarf im Sommer um 10 bis 25 Prozent reduziert. Der Effekt ist im Sommer besonders ausgeprägt, da die Verdunstungskühlung die Dachoberfläche drastisch kühlt und die Wärmeübertragung in den darunterliegenden Raum minimiert.

Zusätzlich schützt die Begrünung die Dachabdichtung vor UV-Strahlung, Temperaturschwankungen und mechanischer Belastung. Die Lebensdauer der Abdichtung verdoppelt sich typischerweise von 20 bis 25 Jahren auf 40 bis 50 Jahre – ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil, da eine Dachabdichtungserneuerung zu den teuersten Instandhaltungsmassnahmen zählt.

Technische Umsetzung: Biosolar-Dachsysteme

Aufbau und Konstruktion

Ein Biosolar-Dach besteht von unten nach oben aus: der tragenden Dachkonstruktion, der Dampfsperre, der Wärmedämmung, der wurzelfesten Dachabdichtung, einer Drainage- und Filterschicht, dem Gründachsubstrat (8 bis 15 cm), der Vegetation und den aufgeständerten Solarmodulen. Die Modultische werden in der Regel mit schweren Betonfüssen auf dem Dach fixiert, ohne die Abdichtung zu durchdringen.

Die Aufständerung der Module in 30 bis 50 Zentimetern Höhe über der Begrünung gewährleistet ausreichend Licht und Luft für die Pflanzen. Der Neigungswinkel der Module wird auf 10 bis 15 Grad für Flachdächer optimiert, um Verschattung zu minimieren und den Windwiderstand gering zu halten. Die Reihenabstände werden so berechnet, dass keine gegenseitige Verschattung auftritt.

Strukturelle Anforderungen

Das Gesamtgewicht eines Biosolar-Dachs liegt bei 80 bis 150 kg/m² (Substrat wassergesättigt plus Solaranlage). Die Tragfähigkeit der Dachkonstruktion muss vor der Planung von einem Statiker überprüft werden. Bei Neubauten wird die zusätzliche Last von Anfang an eingeplant. Bei Bestandsgebäuden kann eine Verstärkung der Tragkonstruktion erforderlich sein, was die Kosten erhöht.

Kosten und Wirtschaftlichkeit

Im Vergleich zu separaten Systemen ist die kombinierte Installation wirtschaftlicher, da viele Arbeitsschritte (Gerüst, Abdichtung, Anschlüsse) nur einmal anfallen. Der Mehrertrag der PV-Anlage durch den Kühleffekt (3 bis 5 Prozent) kompensiert die Zusatzkosten der Begrünung teilweise. Die verlängerte Lebensdauer der Dachabdichtung spart langfristig erhebliche Renovationskosten.

Schweizer Beispiele und Best Practices

Die Schweiz ist ein Vorreiter bei Biosolar-Dächern. In Basel ist die Dachbegrünung bei Neubauten und Dachsanierungen gesetzlich vorgeschrieben. Die Stadt Zürich fördert Gründächer und hat umfangreiche Richtlinien für die kombinierte Nutzung mit Solaranlagen erlassen. Das Kantonsspital Winterthur, der Innovationspark Zürich und zahlreiche Gewerbegebäude zeigen, wie Biosolar-Dächer auf grossen Flächen realisiert werden.

Im Wohnungsbau setzen immer mehr Genossenschaften und private Bauherren auf die Kombination. Die Überbauung Kalkbreite in Zürich, die Siedlung Mehr als Wohnen in Zürich-Leutschenbach und verschiedene Projekte der ABZ (Allgemeine Baugenossenschaft Zürich) demonstrieren das Potenzial im grösseren Massstab.

Pflege und Wartung

Ein extensives Gründach erfordert nur minimale Pflege: ein bis zwei Kontrollgänge pro Jahr zur Entfernung von unerwünschtem Bewuchs (Baumkeimlinge), Überprüfung der Abflüsse und gegebenenfalls Nachsaat von Lücken in der Vegetation. Die Solaranlage wird bei den ohnehin nötigen Wartungsbesuchen gleich mitkontrolliert. Der geringe Wartungsaufwand ist einer der grossen Vorteile extensiver Gründächer gegenüber intensiven Begrünungen.

Brandschutz

Die Brandschutzanforderungen an Gründächer sind in der Schweizer Brandschutzvorschrift VKF festgelegt. Extensive Gründächer mit mineralischem Substrat und Sedum-Bepflanzung gelten als brandschutztechnisch unkritisch, da das Substrat nicht brennbar ist und Sedum-Pflanzen einen hohen Wassergehalt haben. Um die Solarmodule herum muss ein Kiesstreifen von 50 Zentimetern als Brandschutzstreifen angelegt werden. Auch an Dachrändern und Durchdringungen sind Kiesstreifen vorgeschrieben.