Ein gerammtes Profil ist nicht überall die wirtschaftliche Lösung: Bei schwierigen Bodenverhältnissen, kleineren Projekten oder Sonderflächen wie abgedichteten Deponien kommt COMPACTGROUND GS infrage, unser Bügelsystem, das die Lagesicherung aus Erdnägeln, Ballastwannen oder beidem zusammensetzt. Dieser Ratgeber zeigt, wann welche Gründung passt, wie Erdnagel und Ballast zusammenwirken und wie du zwischen GS10 PLUS und GS15 wählst.
Jede Gründung hat dieselbe Aufgabe: Sie hält die Anlage gegen den Wind am Boden und überträgt die Last in den Untergrund. Die Windlast verteilt sich dabei nicht gleichmäßig über eine Freifläche, deshalb muss die Lagesicherung nicht überall gleich stark sein.
Steht die Gründungsentscheidung schon? Dann leg das Projekt direkt im AEROTOOL an. Wind- und Schneelasten, lokale Wetterbedingungen, Verschattung und statische Normen fließen in die Auslegung ein.
COMPACTGROUND GS im Überblick: zwei Varianten, 10° Ost/West oder 15° Süd
COMPACTGROUND GS ist ein Bügelsystem: Statt tief eingerammter Profile trägt eine Reihe flach gegründeter Bügel die Modulfläche. Die Bügel werden mit Erdnägeln im Boden verankert, mit Ballastwannen beschwert oder mit beidem gesichert; bei Bedarf lässt sich jedes Modul nageln. Bügel, Modulklemmen, Erdnägel und Ballastwannen bilden die Kernkomponenten; Ballastsicherung, Bohrhammer-Adapter und Kabelclip ergänzen sie je nach Projekt. Bügel und Erdnägel sind feuerverzinkt; das sorgt für Korrosionsbeständigkeit. Zwei Ausführungen unterscheiden sich in Neigung und Ausrichtung:
Beide sind im Windkanal getestet und CE-gekennzeichnet.
Alle Systemkomponenten, Datenblätter und Montageanleitungen → Produktseite COMPACTGROUND GS
Rammsystem oder COMPACTGROUND GS? Wann der Pfahl nicht geht — oder sich nicht lohnt
Auf großen, ebenen Flächen mit tragfähigem Boden ist ein gerammtes Profil in der Regel die wirtschaftlichste Gründung. COMPACTGROUND GS kommt in Betracht, wenn ein Rammsystem wegen der Bodenverhältnisse, einer begrenzten Eindringtiefe auf Sonderflächen oder der Projektgröße nicht passt oder sich nicht rechnet. Dann wird die Lagesicherung aus Erdnägeln, Ballastwannen oder beidem projektbezogen ausgelegt.
Auf abgedichteten Deponien darf die Oberflächenabdichtung durch Errichtung, Betrieb und Rückbau der PV-Anlage nicht beeinträchtigt werden. Deshalb wird die zulässige Eindringtiefe projektspezifisch mit den zuständigen Stellen und den Unterlagen zum Standort abgestimmt. Für COMPACTGROUND GS stehen dafür 450-mm-Erdnägel und Ballastwannen zur Verfügung; wie beide kombiniert werden, ergibt die jeweilige Auslegung.
Lagesicherung auf der Freifläche: Erdnagel, Ballast oder die Kombination — was wann hält
Wie die Erdnägel gesetzt werden, bestimmt den Montageablauf: Du setzt sie mit dem Bohrhammer. Trifft ein Nagel auf ein Hindernis, drehst du ihn am aufgeprägten Außengewinde wieder heraus und setzt ihn versetzt neu. Auch beim Rückbau lässt sich ein Nagel lösen.
Erdnägel gibt es in zwei Längen. Die 450 mm langen sind für Deponien, wo die Eindringtiefe begrenzt ist, und für die Kombination mit Ballastwannen vorgesehen. Die 800 mm langen sind für Standorte gedacht, an denen Frosthebungen zu vermeiden sind.
Ballastwannen gibt es in 450 und 900 mm Länge. Die Ballastsicherungshalterung fixiert die Steine in der Wanne und hält die Lastverteilung dort, wo sie vorgesehen ist. Welche Lagesicherung am Standort erforderlich ist, ergibt sich aus Bodenverhältnissen und Auslegung.
Erdnagel, Ballast oder beides: Weil sich Erdnägel und Ballastwannen frei kombinieren lassen, wird die Lagesicherung zu einer Rechengröße statt zu einer Systemvorgabe. Bei COMPACTGROUND GS setzt du Nägel und Ballastwannen dorthin, wo die Rechnung sie verlangt, und sparst dort, wo sie nicht gebraucht werden, etwa in den inneren Reihen.
Mit unserem Erdnagel-Auszugsprüfset lässt sich der Auszugswiderstand der vorgesehenen Befestigung direkt auf der Fläche ermitteln. Das Ergebnis fließt in die Projektbewertung ein und hilft dabei, das Verhältnis von Verankerung und Ballast passend auszulegen.
Prüfset und Anleitung → Downloadbereich COMPACTGROUND GS
GS10 PLUS oder GS15? Dichte Ost-West-Belegung oder Südausrichtung mit größeren Reihenabständen
Beide Ausführungen werden gleich gesichert; sie unterscheiden sich in Neigung, Ausrichtung und Reihenabstand. GS10 PLUS stellt die Module in 10° nach Ost und West auf. Weil kein Verschattungswinkel einzuhalten ist, lassen sich die Reihen dicht anordnen. Das unterstützt eine hohe Flächenausnutzung und ein gleichmäßigeres Erzeugungsprofil über den Tag.
GS15 richtet die Module in 15° nach Süden aus. Dafür ist ein Verschattungswinkel über 20° einzuhalten, entsprechend vergrößern sich die Reihenabstände. Ob eine Ost-West- oder Südausrichtung für die Fläche sinnvoller ist, hängt von Standort, Flächenlayout, Ertragsziel und den projektspezifischen Lastannahmen ab. Im AEROTOOL fließen dabei Wind- und Schneelasten sowie die Verschattung in die Auslegung ein.
Warum die Windlast über die Freifläche nicht gleich verteilt ist
Eine Freiflächenanlage steht ohne Abschirmung im Wind, anders als eine Dachanlage, die von Attika und Gebäudekörper profitiert. Aus der Flachdachplanung kennst du das Prinzip bereits: Rand- und Eckzonen tragen höhere Lasten als die Innenfläche. Auf der Freifläche kommt eine zweite Achse hinzu. Die erste, windzugewandte Reihe steht ungeschützt in der Anströmung, die dahinterliegenden Reihen liegen in ihrem Nachlauf und sind in der Regel entlastet. Wie stark, hängt unter anderem von Neigung, Reihenabstand und Windrichtung ab. Die Zonierung verläuft damit nicht nur zum Rand hin, sondern auch in Strömungsrichtung durch das Feld.
Eine Auswertung zahlreicher Windkanalversuche an mehrreihigen bodenmontierten Anlagen (Browne et al. 2020, siehe Quellen) beschreibt ein Bemessungsverfahren für solche Anlagen. Die Methodik ist am nordamerikanischen ASCE 7 ausgerichtet und ersetzt für Projekte in Deutschland, Österreich und der Schweiz keine projektspezifische Bemessung nach den jeweils geltenden Normen.
Für die Gründung folgt daraus ein einfaches Prinzip: Verstärken, wo die Zone es verlangt, und einsparen, wo sie es zulässt. Genau dafür sind Erdnägel und Ballastwannen bei COMPACTGROUND GS frei verteilbar. Je größer das Feld, desto größer der Innenbereich, in dem sich das nutzen lässt; wie viel sich einsparen lässt, ergibt die projektspezifische Bemessung.
In drei Schritten zur passenden Freiflächen-Unterkonstruktion
- Untergrund messen, nicht schätzen. Bodengutachten oder Probeschürfe auswerten und den Auszugswiderstand mit dem Prüfset auf der Fläche ermitteln.
- Lagesicherung festlegen. Aus Auszugswiderstand und Windlastzone ergibt sich das Verhältnis von Verankerung zu Ballast. Reicht die Nagelhaltekraft, verankerst du; reicht sie nicht oder ist die Tiefe begrenzt, gleichen Ballastwannen die Differenz aus. Beides lässt sich pro Zone unterschiedlich ansetzen; die Verteilung ergibt die projektbezogene Auslegung.
- Projekt im AEROTOOL auslegen. Mit den Angaben aus der Liste unten erhältst du ein Systemdesign, einen CAD-Plan, einen Projektbericht und eine detaillierte Stückliste.
Diese Angaben erfasst du für die Auslegung:
- Boden: Bodengutachten oder Probeschürfe, erreichbare Setztiefe, Auszugswiderstand pro Nagel, bei Deponien die zugelassene Eindringtiefe
- Standort: Ort sowie Windlast- und Schneelastzone
- Fläche und Belegung: Flächenmaße und Flächenlayout, Ausrichtung (Ost/West oder Süd), Moduldaten
Im Downloadbereich der Produktseite liegen die Unterlagen für die nächsten Projektschritte: Checkliste für GS10 PLUS und GS15, Leaflet zu GS10 PLUS mit den Systemdaten, Montageanleitungen beider Varianten und die Unterlagen zum Erdnagel-Auszugsprüfset.
Checkliste, Montageanleitung und Leaflet → Downloadbereich COMPACTGROUND GS
Projekt jetzt im AEROTOOL auslegen → Aus den Angaben zu Boden, Standort und Fläche entstehen Auslegung und Stückliste für genau deine Freifläche. Wie ein Projekt dort abläuft, zeigt der Ratgeber zur AEROTOOL-Planung.
Noch unsicher, ob ein Rammsystem oder COMPACTGROUND GS zu deiner Fläche passt? Bei Projektfragen erreichst du uns über das Anfrageformular auf der Produktseite COMPACTGROUND GS oder unter office@aerocompact.com.
Häufige Fragen zur PV-Unterkonstruktion auf der Freifläche
Wann lohnt sich ein Erdnagel-Ballast-System statt eines Rammsystems?
Wenn ein Rammsystem wegen der Bodenverhältnisse, einer begrenzten Eindringtiefe oder der Projektgröße nicht passt oder nicht wirtschaftlich ist. Das betrifft zum Beispiel schwierige Untergründe, kleinere Projekte und Sonderflächen wie abgedichtete Deponien. Sind diese Voraussetzungen nicht gegeben, ist ein gerammtes Profil in der Regel die wirtschaftlichere Lösung.
Wie funktioniert die Befestigung mit Erdnägeln?
Du setzt die Erdnägel mit dem Bohrhammer und einem Setzadapter (SDSMAX17). Trifft ein Nagel auf ein Hindernis, drehst du ihn am aufgeprägten Außengewinde wieder heraus und setzt ihn versetzt neu. Auch beim Rückbau lässt sich ein Nagel lösen.
Erdnagel oder Ballast — wovon hängt die Wahl ab?
Von zwei Werten: Der Auszugswiderstand im konkreten Boden zeigt, wie viel Haltekraft ein Nagel liefert; die Windlastzone zeigt, wie viel Lagesicherung erforderlich ist. Reicht die Verankerung nicht aus oder ist die Setztiefe begrenzt, ergänzen Ballastwannen die Lagesicherung. In vielen Projekten ist eine Kombination sinnvoll, die zwischen Rand- und Innenzonen unterschiedlich ausfällt.
Wofür sind die beiden Erdnagellängen 450 mm und 800 mm gedacht?
Die 450-mm-Erdnägel sind für Deponien und für die Kombination mit Ballastwannen vorgesehen. Die 800-mm-Erdnägel dienen der Vermeidung von Frosthebungen. Welche Länge und welche zusätzliche Ballastierung am Standort erforderlich sind, ergibt sich aus dem Bodengutachten und der projektspezifischen Auslegung.
Welche Varianten gibt es — und wie wähle ich aus?
Zwei: COMPACTGROUND GS10 PLUS (10°, Ost/West, kein Verschattungswinkel einzuhalten) und COMPACTGROUND GS15 (15°, Süd, Verschattungswinkel > 20°). GS10 PLUS passt, wenn eine dichte Belegung und ein gleichmäßigeres Erzeugungsprofil gefragt sind. GS15 ist die südorientierte Variante mit größeren Reihenabständen. Welche Ausführung für die Fläche passt, hängt von Standort, Flächenlayout und Ertragsziel ab; die Auslegung im AEROTOOL berücksichtigt Wind- und Schneelasten sowie die Verschattung.
Trägt jede Modulreihe auf der Freifläche dieselbe Windlast?
Nein. Bei mehrreihigen Freiflächenanlagen hängt die Windlast von der Lage im Feld ab: Die erste, windzugewandte Reihe sowie Rand- und Eckzonen stehen am ungeschütztesten im Wind, die inneren Reihen liegen im Nachlauf der vorderen und sind in der Regel entlastet. Wie groß der Unterschied ausfällt, hängt unter anderem von Neigung, Reihenabstand und Windrichtung ab und ergibt sich aus der projektspezifischen Bemessung. Für die Planung heißt das: Ein einheitliches Verankerungsraster müsste sich an der höchsten Last orientieren und wäre dort überdimensioniert, wo die Bemessung im Inneren geringere Lasten ergibt. Eine frei verteilbare Befestigung aus Erdnägeln und Ballastwannen setzt die Haltekraft dort an, wo die Bemessung sie verlangt — und spart dort, wo sie es zulässt.
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Quellen
- Zum Bemessungsverfahren für Windlasten auf mehrreihige Freiflächenanlagen:
M. T. L. Browne, Z. J. Taylor, S. Li, S. Gamble (2020): A wind load design method for ground-mounted multi-row solar arrays based on a compilation of wind tunnel experiments. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 205, 104294. Grundlage sind Windkanalversuche von RWDI mit starren Druckmodellen; die Arbeit beschreibt ein Verfahren mit statischen und dynamischen Lastbeiwerten, das mit ASCE 7 vereinbar ist, und adressiert Schwächen der ASCE-7-Definition „starres Tragwerk“ sowie des SEAOC PV2.
Hinweis: Die Methodik ist auf den nordamerikanischen Bemessungsrahmen ausgerichtet. Für Projekte in Deutschland, Österreich und der Schweiz sind die jeweils geltenden Normen und Nationalen Anhänge maßgeblich. AEROTOOL berücksichtigt statische Normen in der Projektplanung.
Publikationsnachweis → DOI: 10.1016/j.jweia.2020.104294
