Freiflächenanlagen: Riskante Wissenslücken

Eine Fläche von 220 Fußballfeldern, 550.000 Dünnschichtmodule, 100 Personen, die bis Ende 2009 mit dem Bau beschäftigt sein werden, eine Investitionssumme von 130 Mio €: Die Daten der 40-MWp-Freiflächenanlage »Waldpolenz«, die derzeit in Brandis und Bennewitz bei Leipzig errichtet wird (s. SW&W 3/2007), sprechen Bände . Da räumt sogar Matthias Willenbacher, Vorstand des Generalunternehmers, ein: »Der Bau der weltweit größten Anlage ist eine echte Herausforderung für ein mittelständisches Unternehmen wie die Juwi-Gruppe.« Die Montagesysteme für dieses und etliche andere Mammutprojekte stammen aus dem Hause der Solarmontagesysteme Schletter GmbH mit Sitz in Haag. Das Unternehmen hat sich in der Branche einen Namen gemacht. Mit dem Schletter-Freiflächenworkshop im März gab es viel von seiner Erfahrung an rund 70 Planer und Intallateure weiter.
Eine Herausforderung stellt aber nicht nur die weltgrößte Anlage dar, auch eine Freilandanlage mit durchschnittlicher Größe zeigt kleinen und mittleren Planungsbüros und Installationsbetrieben schnell ihre Grenzen auf. Lag die durchschnittliche Anlagenleistung 2005 noch bei 1,1 MWp, so ist sie im vergangenen Jahr auf über 2,4 MWp angestiegen. Gleichzeitig ist der Zubau an Freilandanlagen von 45 Anlagen im Jahr 2005 auf 19 Anlagen im Jahr 2006 gesunken. Die gesamte installierte Leistung sank von 54 MWp (2005) auf 46,4 MWp im Jahr 2006. Bei knapp der Hälfte der Anlagen liegt die Durchschnittsgröße noch unter 500 kWp. Dies hat das Monitoringprojekt des Bundesumweltministeriums (BMU) zur Auswirkung des novellierten Erneuerbare- Energien-Gesetzes (EEG) auf Freiflächenanlagen ergeben. Dieter Günnewig, Geschäftsführer des Ingenieurbüros Bosch und Partner, betreut das Projekt federführend. Er geht davon aus, dass 95% aller Anlagen oder »zumindest alle nennenswerten Anlagen« erfasst wurden. Bis Ende 2006 waren es 136 an der Zahl.
Der Freiflächen-Markt wird immer mehr zum Spielfeld für Platzhirsche. So hat die Juwi-Gruppe aus dem rheinland-pfälzischen Bolanden bereits angekündigt, dass sie bis zum Jahr 2012 Solarstromanlagen mit einer Gesamtleistung von 1.200 MWp in Deutschland, Spanien, Italien, Frankreich und dem außereuropäischen Ausland bauen werde. »Circa ein Drittel davon werden wir wohl in Deutschland errichten«, verrät Juwi-Marketingleiter Christian Hinsch. Die Kooperation mit First Solar, einem amerikanischen Hersteller von Dünnschichtmodulen, kommt den Bolandern dabei zugute. First Solar wiederum unterhält weitere Rahmenverträge mit großen Planungsunternehmen wie der Phönix Sonnenstrom AG (Sulzemoos), der Beck Energy GmbH (Kolitzheim) und der Gehrlicher Umweltschonende Energiesysteme GmbH (Haar). „Ich glaube nicht, dass kleine Anbieter da preislich mithalten können“, sagt Dieter Günnewig. Eine Chance sieht er in der Tätigkeit als Subunternehmer in Großprojekten.

Wenig finanzieller Spielraum
Wie sich der Markt entwickeln wird, hängt stark von der Einspeisevergütung nach Überprüfung des EEG ab, ist Günnewig überzeugt. Nach der neuerlichen Degression der Vergütung für PV-Freiflächenanlagen um 6,5% liegt die Grundvergütung in diesem Jahr bei 37,96 Ct/kWh und damit deutlich unter der Vergütung von PV-Strom aus Dachanlagen. Vielen Planungsbüros und Installationsbetrieben sind die möglichen Gewinnspannen zu niedrig. Auch der Sachverständige Christian Keilholz betrachtet die Margen kritisch. »In der Bruttosumme sind sie zwar sehr hoch. Aber das zählt in der Betrachtung nicht, weil man auf die Haftung zielt.« Das finanzielle Risiko ist hoch. Rücklagen müssten gebildet werden, was aber in der Realität nicht geschieht, so Keilholz. Er schätzt, dass die Marge für den Planer nie über 10 % der Investitionssumme liegt. »Im Vergleich zu anderen Bereichen ist das ein geringer Wert.«
Außerdem wirken langwierige Genehmigungsverfahren abschreckend. Bei einer 1,1 MWp-Anlage im bayerischen Hallbergmoos dauerte es über ein Jahr, bis die Genehmigung erteilt war.


»Ist hier alles in Ordnung?« Nachdem sie über die geläufigen Fehler informiert waren, nahmen die Teilnehmer des Freiflächenworkshops die Demonstrationsanlagen genau unter die Lupe. Foto: Ina Röpcke

Rechtliche Verantwortung wird unterschätzt
Denn ob klein, mittelständisch oder groß: Wer sich mit der Planung von Freiflächenanlagen befasst, trägt die Verantwortung für viel Geld. »Seien Sie sich jederzeit der Investitionssummen bewusst«, appellierte Christian Keilholz auf dem Schletter-Workshop. Sein Vortrag beeindruckte Teilnehmer und Referenten, was sich in lebhaften Diskussionen während der Pausen zeigte. Als Gutachter bei Streitfällen kennt er die üblichen Irrtümer und bemängelt, dass es häufig an Sachkenntnis fehle, was schwere wirtschaftliche Folgen hat. Er hat 21 Sachverständigen-Gutachten aus den Jahren 2005 und 2006 ausgewertet. Die Anlagengrößen reichten von 3 kWp bis zu über 1 MWp. Nur 19% der Mängel waren auf Herstellungsfehlern zurückzuführen. Bei den übrigen 81 % waren Fehler bei der Planung und Installation der Knackpunkt. Doch Planer und Installateure verursachen nicht nur die meisten der Fehler, sie unterschätzen häufig auch das Ausmaß ihrer Haftung. Und so präsentierte Keilholz die fünf häufigsten Irrtümer, mit denen er immer wieder konfrontiert wird.

o Irrtum Nr. 1: »Normen sind immer bindend und ausreichend«
Häufig seien Normen fachfremd oder veraltet, wenn sie nicht gar ganz fehlten, erläuterte Keilholz. Daher gelten allgemein anerkannte Regeln der Technik (ARTs). Diese wiederum sind ausdrücklich nicht identisch mit dem Stand der Technik, der nur das »technisch machbare« kennzeichnet. ARTs zeichnen sich dadurch aus, dass die Mehrzahl der Fachleute ihnen zustimmt. Sie können auf Erfahrungsschätzen basieren. Ihre Form ist irrelevant, das heißt, Schriftform ist nicht zwingend. Sie können weiterhin mit Normen deckungsgleich sein, sie müssen es aber nicht sein. Bei einer vergleichsweise jungen Technologie wie der Photovoltaik sind diese Regeln häufig schwierig zu ermitteln.
Ein Beispiel: Die DIN EN 61215/61646 befasst sich mit der mechanischen Belastbarkeit der Module. In dem Verfahren wird aber die Belastung durch Schnee nur im rechten Winkel geprüft. Das Modul wird auf den Boden gelegt. Der Schnee fällt senkrecht darauf. Die Rahmenbelastung ist minimal. Die Realität ist jedoch, dass Module schräg installiert werden und der angehäufte Schnee verstärkt nach unten auf das Modul drückt. Hierdurch kann der Rahmen beschädigt werden. Damit, dass nichts davon in der Norm steht oder mit höherer Gewalt können Installateure und Systemanbieter sich bei Schäden jedoch nicht herausreden. Sie müssen die Schneeanhäufung, die schon nach der alten Norm DIN 1055 mit dem Faktor 2,33 angesetzt werden muss, einkalkulieren. Höhere Gewalt ist dabei selten im Spiel.

o Irrtum Nr. 2: »Errichter sind nicht für die Bauteile und deren Einsatz verantwortlich.« Auch dieser gängige Irrtum ist schon manch einem zum Verhängnis geworden. Hier gilt: Die Anlage muss in jeder Beziehung mängelfrei sein. Dies gilt für alle Bauteile, die Auslegung, die Ertragsprognose und die Montage. Treten Fehler auf, ist der Installateur verpflichtet, die Anlage unverzüglich wieder in einen mängelfreien Zustand zu versetzen. Hierfür muss er notfalls auch in Vorleistung gehen.

o Irrtum Nr. 3: »Die Beachtung von Herstellerhinweisen schützt«.
Auch hier gilt wieder, dass die Anlage mängelfrei sein muss. Problematisch wird es zum Beispiel, wenn die Vorgaben von Modul- und Gestellhersteller nicht zusammenpassen. Tatsache ist: Die Modulbefestigungspunkte und –arten sind bindend. Sie sind den Montagevorschriften übergeordnet. »Die Modulvorgaben sind die oberste Handlungsmaxime», betont Keilholz. »Wenn in den Herstellerangaben hierzu etwas vorgeschrieben ist, muss sich der Installateur sklavisch daran halten. Wenn gar nichts drin steht, sollte er besser die Hände vom Modul lassen.« Ein Gestellhersteller könne niemals Vorgaben vom Modulhersteller überlagern. Der Installateur, der für seinen Lieferumfang haftet, muss dies beachten. Hat er die Vorgaben des Modulherstellers nicht exakt eingehalten und es tritt ein Schaden auf, riskiert er den vollständigen Gewährleistungs- und Garantieverlust.

o Irrtum Nr. 4: »Die Ertragsberechnung dient nur der Information.«
Auch damit begeben sich die Anbieter aufs Glatteis. Sie sind für ihr Gesamtwerk verantwortlich und haben daher auch für die Ertragsprognose geradezustehen. Hierfür empfiehlt Keilholz, nur anerkannte Berechnungsmethoden und beim Wetter nur autorisierte Daten zu verwenden. Einen Überblick über gängige Simulationsprogramme finden Sie z.B. in SW&W 5/2007, Seite 110.

o Irrtum Nr. 5: »Bei geringer Anlagenleistung kann man die Module komplett zurückgeben.«
Tatsächliche ist es erforderlich, für jedes einzelne Modul den Mangel nachzuweisen. Christian Keilholz empfiehlt, die Anlage zunächst mit einer hohen Genauigkeit von einem Unabhängigen Sachverständigen vermessen zu lassen, dann mit einer Software die Soll-/Ist-Analyse durchzuführen und auf dieser Basis mit dem Hersteller zu verhandeln. Gegebenenfalls müssen dann Moduleinzelmessungen folgen. Rund 80% der Investitionssumme entfallen bei einer Freiflächenanlage auf die Module. Ein vermeintlich kleiner Mangel kann somit hohe Folgeschäden verursachen.

Rammpfähle sind das am häufigsten verwendete Gründungskonzept für Freiflächenanlagen und bei den meisten Böden einsetzbar. Trotzdem sollte man jeden Boden vorher auf seine Tauglichkeit für diese Gründung prüfen.
Foto: Ina Röpcke

Langfristig denken
Auch Rechtsanwalt Peter Nümann sprach deutliche Worte. Er gab die Laufzeiten der Anlagen zu bedenken und mahnte, langfristig zu denken. »Was passiert, wenn nach zehn Jahren gravierende Qualitätsmängel auftreten?« Vielleicht sind die Gewährleistungsansprüche dann schon abgelaufen oder die vermeintliche Garantie wird durch die tatsächlichen Bedingungen ausgehoben, stellte der Mitarbeiter von Knorz Schütz Lawyers (Karlsruhe) in den Raum. Um die Gesetzeslage deutlich zu machen, unterschied Nümann zunächst zwischen einem Kauf- und einem Werkvertrag. Bei einem Kaufvertrag werden lediglich die Module geliefert. Die Planung und Montage gehören nicht zum Leistungsumfang, oder die Montage ist lediglich eine Nebenleistung. Bei einem Werkvertrag hingegen wird eine individuell geplante Anlage errichtet. Der Auftragnehmer plant die Anlage, er bestimmt die Standfestigkeit, wählt die Fundament- und Aufbaukonstruktion und stellt die Module auf.
Bei Freilandprojekten handelt es sich aus Sicht der Planer und Installateure somit um Werkverträge. Gewährleistung bezeichnet dann die gesetzlichen Ansprüche aus dem Kauf bei einem Werkvertrag. Bei der Montage von »beweglichen« Modulen verjähren die Ansprüche nach zwei Jahren. Bei Bauwerken und dem Einbau in ein Bauwerk ist die Frist fünf Jahre. Als Bauwerk wird eine unbewegliche, durch Arbeit und Material in fester Verbindung mit dem Erdboden stehende Sache bezeichnet. Aus seiner Erfahrung weiß Nümann, dass Photovoltaikanlagen häufig Grenzfälle darstellen. Sowohl bei Dach- als auch bei Freiflächenanlagen sind die Gewährleistungszeiten daher strittig.
Die Garantie wird hingegen freiwillig vom Hersteller geboten. Umfang und Fristen können daher variieren. Problematisch wird es in internationalen Lieferverträgen. Im Englischen wird der Begriff »warranty« identisch für Gewährleistung und Garantie verwendet. »Die Zusagen in solchen Warranty Terms kann man als Zwischenhändler oder Installateur nicht ohne deutliche Einschränkungen als Herstellergarantie an Kunden in Deutschland weitergeben«, betonte Nümann. »Oft ist die Geltendmachung direkt durch den Kunden sogar ausdrücklich ausgeschlossen.« Als Anlagenbetreiber solle man die Zusagen von Herstellern auch mit Blick auf die praktische Durchsetzung kritisch prüfen. Welche Pflichten und Rechte verbergen sich dahinter? Nicht selten sichern Hersteller zu, ihre Produkte im eigenen Land auf Gewährleistungsansprüche zu prüfen. Die Kosten für die Demontage und den Transport der Module zum Beispiel nach China oder Japan überlassen sie aber ihren deutschen Vertragspartnern. Um diese Risiken, die die Errichter von Freilandanlagen schnell in den finanziellen Ruin treiben können, auszuschließen, wünscht sich Nümann einen anerkannten Standard für Herstellergarantien. Errichtern von Freiflächenanlagen empfiehlt er, sofern sie Ansprüche nicht selbst abdecken können, zumindest auf eine ausreichende Versicherung zu achten.

Fest verankert in der Erde
Wer nun das Wagnis auf sich nehmen und eine Freilandanlage bauen will, muss sich mit der Verankerung der Modultische im Boden beschäftigen. Gründung lautet der Fachbegriff hierfür. Unterschieden werden Flach- und Tiefgründungen. Flachgründungen sind Betonfundamente, die wiederum Einzel- oder Streifenfundamente sein können. Bei Tiefgründungen wird zwischen Schraubfundamenten, Bohr- und Rammpfählen unterschieden. Rammpfähle werden bei Freiflächenanlagen immer häufiger eingesetzt, wie das BMU festgestellt hat. Sie kommen auch bei der 40-MWp-Anlage in Sachsen zum Einsatz. Rammprofile und Schraubfundamente sind dann geeignet, wenn es keine Hindernisse im Untergrund gibt oder diese einfach zu beseitigen sind. Außerdem muss es möglich sein, die notwendige Verankerungstiefe zu erreichen, ohne dass das Grundwasser gefährdet wird oder andere wasserwirtschaftliche Gesichtspunkte verletzt werden. Die Vorteile dieser Tiefgründungen sind die geringe Versiegelung des Untergrunds und die direkte Erdung der Unterkonstruktion. Außerdem ist der Rückbau kostengünstig, da zum Beispiel die Schraubfundamente oder Rammpfähle einfach oben herausgedreht oder gezogen werden können. »Rammpfähle sind außerdem für eine große Bandbreite von Böden möglich«, führte Manfred Mackert auf dem Workshop aus. Sein Ingenieurbüro Andert + Mackert in Eurasburg befasst sich mit Geotechnik und Tragwerksplanung.
Doch eine große Bandbreite heißt längst nicht alle Böden. Mackert legte nahe, durch gründliche Prüfungen sicher zu stellen, dass die eingerammten Pfähle auch wirklich allen Belastungen standhalten. Hierzu gehört als erstes eine Baugrunderkundung. In Kleinbohrungen werden die Bodenschichten analysiert und Bohrprofile erstellt. Sie geben Aufschluss über bodenmechanische Kennwerte, die Konsistenz und Lagerungsdichte des Bodens und Grundwasserverhältnisse. Standardisiert sind mittlerweile auch Zug- und Druckversuche. Dabei werden die aufnehmbaren Zugkräfte und Horizontalverformungen ermittelt. In chemischen Analysen werden weiterhin Bodenproben entnommen und auf ihr Korrosionsverhalten überprüft.
Wenn der Boden Tiefgründungen mit Pfählen oder Schrauben nicht erlaubt, kommen meist Betonfundamente zum Einsatz. Diese Schwerlastverankerung wird als »schwimmende Gründung« bezeichnet. Die Betonfundamente werden auf den bestehenden Untergrund aufgelegt.

Detailstatik für die Qualität
Zu einer umfassenden Planung einer Freilandanlage gehört weiterhin die Statik. »Man sollte die örtlichen Gegebenheiten und die Wind- und Schneelasten kennen«, forderte Cedrik Zapfe vom Ingenieurbüro Mangerig und Zapfe in München. Aus seiner Erfahrung weiß er: »Der eine Anbieter macht es nach Gefühl, der andere bietet vernünftige Statikberechnungen an.« Viele Elektromeister seien sich des Einflusses von Wind und Schnee auf Freiflächenanlagen nicht bewusst. Um die Anlagenbauer hierfür zu sensibilisieren und dies insbesondere mit Hinblick auf den viel versprechenden internationalen Markt, beschäftigte sich Zapfe in seinem Vortrag mit der internationalen Normenlage zu Wind- und Schneelasten. Im Moment zeichnen sich die nationalen Standards und der Eurocode 1 noch dadurch aus, dass sie von Land zu Land variieren. »Bis 2010 ist eine vollständige Harmonisierung geplant«, machte der Statiker Hoffnung.
Bei den Lastannahmen zu Wind, Schnee und Temperatur unterscheidet der Eurocode 1 fünf verschiedene Geländekategorien: angefangen bei der Kategorie 0, die Gebiete an der See und Küstengebiete, die der offenen See ausgesetzt sind umfasst, bis zur Geländekategorie IV. Diese beinhaltet Gelände, bei denen mindestens 15% der Oberfläche mit Gebäuden mit einer mittleren Höhe von 15 Metern bebaut sind. In der nationalen Umsetzung kann dies wiederum anders aussehen. Deutschland unterscheidet zum Beispiel nur vier Windzonen.
Wichtig ist es auch, die Schneelastzonen zu kennen. In Deutschland gibt es drei Zonen. Auch für Spanien, Italien und andere europäische Länder gibt es Schneelastkarten. Zapfe appellierte, die Normen unbedingt zu beachten. So seien zum Beispiel die Schneelasten in Italien im Vergleich zu anderen europäischen Ländern ungewöhnlich hoch, was häufig nicht vermutet wird. Sein Fazit: »Die Spielregeln gelten auf der ganzen Welt und gerade bei Freilandanlagen. Statik ist eine Qualitätsaussage.« Außerdem würden auch immer mehr Versicherungen eine Detailstatik verlangen.
Der Freiflächenworkshop hat bei den Teilnehmern Eindruck gemacht. Alle haben etwas dazugelernt. Zumindest vor den gängigsten Irrtümern dürften sie nun gefeit sein. Auch der Veranstalter zog eine positive Bilanz. Ein zweiter Freiflächenworkshop ist bereits im Gespräch.

Dieser Text wurde von Ina Röpcke exklusiv für Sonne Wind & Wärme geschrieben und erschien in der Ausgabe 6/2007.

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