Gründächer und Photovoltaikmodule sind komplementäre Technologien und sie verbessern die Leistung.

Dächer können in so viel mehr als nur der Spitze eines Gebäudes gesehen werden - als eine komplexe Struktur, die ein Dach mit Sonnenkollektoren, Windturbinen und anderen Anlagen beherbergt, sowie als ein begrüntes Dach, das viele ökologische Vorteile hat und in einigen Fällen sogar als Erholungsgebiet angesehen werden kann.

Begrünte Dächer bieten nachweislich viele Vorteile, wie z. B. verbesserte Luftqualität, wirksame Temperaturregulierung und Energieeinsparung, Schutz der Gebäudehülle, verbesserte Langlebigkeit von Dachbahnen und verschiedene wirtschaftliche und ökologische Vorteile sowie ein attraktives, ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild.

Die Integration von Dachbegrünung und Fotovoltaikanlagen hat positive Auswirkungen auf die Pflanzen- und Arthropodenvielfalt und die Stromerzeugung. Die Kombination von begrünten Dächern mit Photovoltaik (PV)-Paneelen hat synergetische Vorteile, da das Panel durch die Anwesenheit der Vegetation gekühlt wird und somit mehr Strom erzeugt, während das Solarpanel die Wachstumsbedingungen für die Vegetation verbessert und die abiotische Heterogenität erhöht, was zu einer höheren Pflanzenvielfalt führt.

Experimente auf einem unbewässerten Gründach in einem mediterranen Klima mit wiederholten Parzellen, die nur begrünte Dächer, begrünte Dächer mit einem PV-Paneel und eine konventionelle Dachfläche mit einem PV-Paneel umfassten zeigten klare Vorteile für begrünte Dächer mit PV-Paneelen. Das Vorhandensein eines Paneels führt zu einer größeren Heterogenität der Substratfeuchtigkeit, hat aber keine Auswirkungen auf die Pflanzenvielfalt. Die Pflanzenarten wachsen auf den Parzellen mit PV-Anlage besser, einschließlich des stärkeren Wachstums und der längeren Blütezeit der einjährigen Arten.

Dachbegrünungen und Photovoltaikmodule sind komplementäre Technologien, die die Leistung des jeweils anderen verbessern. Zu den Vorteilen eines PV-Gründachs im Vergleich zu einfachen, standardmäßigen Gründachsystemen gehören: Erzeugung von Strom mittels einer Technologie für erneuerbare Energien / Deckung eines Teils oder des gesamten Energiebedarfs des Gebäudes (der von den PV-Paneelen erzeugte Strom könnte auch zum Betrieb der Wasserpumpen für die Pflanzenbewässerung verwendet werden).

Das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen wird verbessert und die Vielfalt und der Reichtum der Pflanzenarten werden erhöht, da die PV-Module die Pflanzen vor direkter Sonneneinstrahlung schützen.

Im Winter schützen die Pflanzen (aufgrund ihrer Wärmekapazität) die PV-Module vor der Kälte.

Die positive Synergie zwischen Pflanzen und PV-Anlagen führt zu einer höheren PV-Leistung, die von verschiedenen Faktoren wie Pflanzenart, klimatischen Bedingungen usw. abhängt.

Ein Gebäude mit einem begrünten PV-Dach bedeutet geringere Kühlkosten und einen niedrigeren Energieverbrauch. 

Die höhere Stromproduktion von PV-Gründächern trägt dazu bei, die Kosten für das Gründach auszugleichen.

Bessere Ausnutzung des verfügbaren Platzes auf dem Dach.

Der Umwandlungswirkungsgrad von Photovoltaik (PV)-Paneelen steht in engem Zusammenhang mit der Betriebstemperatur des Panels. Der PV-Wirkungsgrad nimmt mit steigender Temperatur ab, und die Zellen weisen eine langfristige Verschlechterung auf, wenn die Temperatur bestimmte Grenzen überschreitet. Hohe Betriebstemperaturen führen zu niedrigeren Umwandlungswirkungsgraden.

PV-Anlagen auf begrünten Dächern arbeiten bei den kühleren Umgebungstemperaturen, die über begrünten Dächern herrschen, effizienter. Ebenso profitieren begrünte Dächer von den entstehenden Schattenbereichen, die sich in einem besseren Pflanzenwachstum, einer erhöhten Biomasse und in einigen Fällen auch in einer Zunahme der Pflanzenarten und der Artenvielfalt äußern.

Begrünte Dächer sparen nicht nur im Sommer Energie, sondern können auch die Effizienz von Photovoltaikanlagen erhöhen, indem sie die Temperaturschwankungen auf dem Dach verringern und ein effizienteres Mikroklima um die Photovoltaikmodule herum aufrechterhalten. Die Dachbegrünung dient als natürlicher Kühlmechanismus und trägt so zur Aufrechterhaltung der Effizienz der Module bei. 

Auswahl der geeigneten Vegetationsart für PV-Gründächer.

Bei der Auswahl der geeigneten Pflanzenarten für PV-Dachbegrünungssysteme sollte eine Reihe von Kriterien berücksichtigt werden, darunter die Eignung der Pflanzenarten für extensive Dachbegrünungen, die Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Wetterbedingungen, die Wechselwirkung zwischen Pflanze und PV sowie zwischen Pflanze und Gebäude, die Albedo, die Evapotranspiration sowie niedrige und kompakte Pflanzendächer.

Daher können Pflanzenarten wie sukkulente, niedrig wachsende Pflanzen mit dichtem Blattwerk als geeignet für diese speziellen Dachsysteme angesehen werden, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass diese Pflanzen positiv zur thermischen Trägheit des Daches beitragen könnten. Sedum-Pflanzen wurden mit Ganzania-Pflanzen verglichen (beides trockenheitstolerante Arten, die mit ihrem dichtem, niedrigem Blattwerk und hellen Blättern für Gründächer geeignet sind).

PV-begrünte Dächer erwiesen sich sowohl für die PV-Module als auch für die Temperatur der Dachoberfläche als vorteilhafter als herkömmliche Kiesdächer. Bestimmte Eigenschaften der Pflanzen führen zu einer verbesserten PV-Leistung, und die Module schützen die Pflanzen vor hohen Einstrahlungsraten/-werten. Diese Kombination kann auch dazu beitragen, den Gesamtenergieverbrauch des Gebäudes zu senken. 

Leistung von PV-Gründächern

Die Frage, inwieweit die Leistung durch die Kombination von Dachbegrünung und Photovoltaik verbessert werden kann, wird mit unterschiedlichen Ansätzen analysiert.

Auf der Grundlage von Beobachtungen über einen Zeitraum von fünf Jahren steigerte die Dachbegrünung in Deutschland den Energieertrag der Module um schätzungsweise 6 %. Das Experiment wurde durch den Vergleich von PV-begrünten Dächern (bepflanzt mit Sedum) und PV-Bitumendächern in Berlin durchgeführt.

Die lokale Temperatur der Dachbegrünung könnte die Leistung der Photovoltaik erhöhen. Man fand heraus, dass ein Anstieg der lokalen Temperatur zu einem niedrigeren Umwandlungswirkungsgrad von 0,4-0,5 % pro ◦C für mono- und multikristalline Photovoltaikmodule führt. Ähnliche Ergebnisse wurden in einer neueren Studie bestätigt, wo sie eine Verringerung von 0,48-0,52 % pro ◦C beobachteten.

Begrünte Dächer mit niedrigeren Lufttemperaturen steigern sogar die Effizienz von PV-Paneelen in heißen Sommermonaten, wo ein Temperaturanstieg von nur 1°C zu einer Verringerung der Stromerzeugung um 0,5 % führt. Die Temperaturen auf Kiesdächern können an heißen Sommertagen leicht 50°C überschreiten (-> unbedeckte Dachflächen >70°C), während die Temperaturen auf Gründächern in der Regel unter 35°C liegen. In diesem Zusammenhang sind die Synergieeffekte der Kombination von Dachbegrünung und Solarenergie besonders hervorzuheben.

Intensiv- und Extensivbegrünungen in Kombination mit PV-Anlagen können ebenfalls verglichen werden. Extensive Konfigurationen scheinen für PV-begrünte Anwendungen besser geeignet zu sein. Intensiv begrünte Dächer sind aufgrund von Faktoren wie der (großen) Höhe der Boden-/Pflanzenschicht, dem beträchtlichen Gewicht des gesamten Systems und Aspekten der Ästhetik/Gebäudeintegration weniger geeignet.

Sofortige Gründächer im Vergleich zu nicht sofort begrünten Dächern mit Pfropfen/Samen: Bei nicht sofort begrünten Dächern kann der nackte Boden über einen langen Zeitraum ausgesetzt sein, von der Installationsphase bis zur Phase der vollständigen Bedeckung, die mehrere Jahreszeiten dauern kann. Dies ist aufgrund des geringen Reflexionsvermögens des nackten Bodens unerwünscht. Daher ist es wichtig, dass PV-Gründächer fast vollständig bepflanzt sind, um einen hohen Reflexionsgrad zu erreichen und einen größeren Nutzen für die PV-Module zu erzielen. Im Allgemeinen haben Gründächer hohe Albedo-Werte und weisen im Vergleich zu herkömmlichen Technologien mehrere Vorteile auf.

Beim einem Vergleich von PV- und PV-Dachbegrünungsanlagen in Hongkong stelle man fest, dass PV-Anlagen mit einem integrierten Ansatz 8,3 % mehr Strom erzeugen als die alleinstehende Option.