{"id":6621,"date":"2025-04-29T14:44:34","date_gmt":"2025-04-29T12:44:34","guid":{"rendered":"https:\/\/energyblog.ethz.ch\/?p=6621"},"modified":"2025-06-30T18:30:01","modified_gmt":"2025-06-30T16:30:01","slug":"sustainable-roofs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/energyblog.ethz.ch\/de\/sustainable-roofs\/","title":{"rendered":"Nachhaltige D\u00e4cher sind keine Einheitsgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr alle"},"content":{"rendered":"

Gr\u00fcne und wei\u00dfe D\u00e4cher sind nachhaltige L\u00f6sungen zur Reduzierung der st\u00e4dtischen Hitze und zur Verbesserung der Energieeffizienz von Geb\u00e4uden. In Kombination mit Photovoltaik (PV)-Systemen werden sie oft als Technologien angepriesen, die auch die Solarenergieausbeute erh\u00f6hen. Unsere umfassende Analyse zeigt jedoch, dass fr\u00fchere Studien ihre Vorteile m\u00f6glicherweise \u00fcberbewertet haben. Bei der Bewertung der ganzj\u00e4hrigen Leistung in verschiedenen Klimazonen haben wir festgestellt, dass die Gewinne bei der PV-Stromerzeugung bescheiden und kontextabh\u00e4ngig bleiben.<\/p>\n\n\n\n

Warum das wichtig ist<\/h2>\n\n\n\n

Da die St\u00e4dte ihre Energiewende beschleunigen, um den Klimawandel zu bek\u00e4mpfen, werden nachhaltige Dachl\u00f6sungen wie gr\u00fcne (begr\u00fcnte) und wei\u00dfe (reflektierende, k\u00fchle) D\u00e4cher weithin als Mittel zur Verbesserung des Ertrags von Photovoltaikanlagen (PV) auf D\u00e4chern propagiert, da sie die Temperatur der Dachoberfl\u00e4che senken. Es wird erwartet, dass diese k\u00fchleren Oberfl\u00e4chen die PV-Effizienz erh\u00f6hen, da Solarmodule besser funktionieren, wenn sie nicht \u00fcberhitzt sind. Doch wie zuverl\u00e4ssig sind die h\u00e4ufig zitierten Vorteile dieser kombinierten Systeme (z. B. Fleck et al. (2022)<\/a>, Ramkiran et al. (2021)<\/a>, Hui & Chan (2011)<\/a>)? Unsere Studie<\/a> analysierte die ganzj\u00e4hrige Leistung von PV-begr\u00fcnten und PV-wei\u00dfen D\u00e4chern in 13 St\u00e4dten mit unterschiedlichen Klimazonen unter Ber\u00fccksichtigung aktueller und zuk\u00fcnftiger Klimaszenarien. Die Ergebnisse zeigen, dass ihre Auswirkungen durch experimentelle Studien, die unter kontrollierten, g\u00fcnstigen Bedingungen durchgef\u00fchrt wurden, aufgebauscht wurden.<\/p>\n\n\n\n

Unser Ansatz<\/h2>\n\n\n\n

Anhand von Geb\u00e4ude- und Solarsystem-Simulationen haben wir die Leistung von drei Dachtypen (Kiesdach, Gr\u00fcndach und wei\u00dfes Dach) in Kombination mit Solarmodulen in 13 St\u00e4dten mit unterschiedlichen Klimazonen bewertet und verglichen. Kiesd\u00e4cher bestehen in der Regel aus einer Schicht losem Kies \u00fcber einer dunklen Dachbahn, die einen einfachen Schutz, aber nur eine minimale W\u00e4rmeregulierung bietet. Bei Gr\u00fcnd\u00e4chern wird die Vegetation auf einer Substratschicht (z. B. Erde) gepflanzt. Wei\u00dfe D\u00e4cher sind mit reflektierenden Materialien wie wei\u00dfer Farbe, speziellen Beschichtungen oder wei\u00dfen Membranen bedeckt, die die W\u00e4rmeabsorption verringern. In dieser Studie wird ein wei\u00dfes Dach durch die Verwendung einer reflektierenden Membran erreicht. In Verbindung mit PV-Paneelen werden nachhaltige Dachtypen wie Gr\u00fcnd\u00e4cher und wei\u00dfe D\u00e4cher als \"kombinierte D\u00e4cher\" bezeichnet.<\/p>\n\n\n\n

Unsere Analyse erstreckte sich \u00fcber ein ganzes Jahr, um jahreszeitliche Schwankungen zu erfassen, und umfasste auch zuk\u00fcnftige Klimaszenarien, um zu beurteilen, wie sich diese D\u00e4cher in einer hei\u00dferen, sich ver\u00e4ndernden Welt verhalten k\u00f6nnten. Wir haben die Dachbegr\u00fcnung in allen St\u00e4dten ohne zus\u00e4tzliche Bew\u00e4sserung modelliert, um die Bedingungen widerzuspiegeln, unter denen eine Bew\u00e4sserung m\u00f6glich ist. unpraktisch, kostspielig oder unhaltbar<\/a>. Dieser Ansatz ist besonders in Regionen von Bedeutung, in denen eine gro\u00dffl\u00e4chige Einf\u00fchrung von Dachbegr\u00fcnungen teure Bew\u00e4sserungssysteme ausschlie\u00dfen w\u00fcrde, insbesondere in wasserarmen Gebieten.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1<\/strong>: Die in dieser Studie verwendeten Dachkonstruktionen<\/p>\n\n\n\n

Zun\u00e4chst validierten und kalibrierten wir die Modelle anhand realer Dachtemperatur- und Solarenergieertragsdaten von D\u00e4chern in Z\u00fcrich, Schweiz. Dann wendeten wir sie auf 13 St\u00e4dte mit unterschiedlichem Klima an, von den gleichm\u00e4\u00dfig warmen und feuchten Bedingungen in Singapur bis zu den saisonalen Extremen in Montreal. F\u00fcr jede Stadt f\u00fchrten wir Simulationen f\u00fcr die gegenw\u00e4rtigen Bedingungen und ein zuk\u00fcnftiges Klimaszenario (Jahr 2090) durch, das auf der Annahme beruht, dass die Treibhausgasemissionen auf dem derzeitigen Niveau bleiben. So konnten wir feststellen, wie sich der Klimawandel auf die Leistung von Solarmodulen auf verschiedenen Dachtypen auswirken k\u00f6nnte. Durch den Vergleich der Ergebnisse f\u00fcr verschiedene Dachtypen, St\u00e4dte und Zeitr\u00e4ume konnten wir feststellen, wie sich die einzelnen Dachl\u00f6sungen unter verschiedenen Klimabedingungen verhalten, sowohl heute als auch in Zukunft.<\/p>\n\n\n\n

Wichtigste Ergebnisse<\/h2>\n\n\n\n

1. J\u00e4hrliche Energiegewinne sind bescheiden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Unsere Analyse ergab, dass die j\u00e4hrlichen PV-Effizienzgewinne von nachhaltigen D\u00e4chern im Vergleich zu Kiesd\u00e4chern bescheiden bleiben und an allen betrachteten Standorten durchweg unter 2% liegen. Diese Ergebnisse stellen weithin zitierte Studien in Frage, die Gewinne so hoch wie 8,3%<\/a>,<\/a> die h\u00e4ufig auf kurzfristigen Experimenten unter idealen Bedingungen, wie sonnigen Sommertagen oder st\u00e4ndig ges\u00e4ttigten Gr\u00fcnd\u00e4chern, beruhten. Dieser Unterschied macht deutlich, wie wichtig es ist, die Leistung \u00fcber das ganze Jahr hinweg zu bewerten, um die tats\u00e4chliche Wirkung dieser Technologien besser zu verstehen.<\/p>\n\n\n\n

2. Der Nutzen von Gr\u00fcnd\u00e4chern h\u00e4ngt vom Niederschlag ab<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der K\u00fchlungsnutzen von Gr\u00fcnd\u00e4chern h\u00e4ngt in hohem Ma\u00dfe von folgenden Faktoren ab ausreichender Feuchtigkeitsgehalt<\/a>, die durch nat\u00fcrliche Niederschl\u00e4ge oder Bew\u00e4sserung beeinflusst werden. In regenreichen Klimazonen, wie z. B. in den Tropen oder den gem\u00e4\u00dfigten Zonen, bieten begr\u00fcnte D\u00e4cher aufgrund der Evapotranspiration durch die Vegetation einen konstanten K\u00fchlungseffekt. In wasserarmen oder trockenen Klimazonen wird ihre Wirksamkeit jedoch durch den Mangel an Feuchtigkeit erheblich eingeschr\u00e4nkt. Ohne Bew\u00e4sserung zeigten Gr\u00fcnd\u00e4cher vor allem in trockenen oder saisonalen D\u00fcrreperioden oft eine unzureichende Leistung.<\/p>\n\n\n\n

3. Wei\u00dfe D\u00e4cher schneiden besser ab als gr\u00fcne D\u00e4cher<\/strong><\/p>\n\n\n\n

In den meisten Szenarien und Klimazonen f\u00fchrten wei\u00dfe D\u00e4cher zu einer st\u00e4rkeren Senkung der Dachtemperaturen und zu h\u00f6heren PV-Effizienzsteigerungen als gr\u00fcne D\u00e4cher. Ihre Leistung war in hei\u00dfen, trockenen Klimazonen besonders hoch, wo die reflektierenden Eigenschaften wei\u00dfer D\u00e4cher \u00fcberm\u00e4\u00dfige Hitze wirksam abschw\u00e4chten. Im Gegensatz zu begr\u00fcnten D\u00e4chern war die Leistung von wei\u00dfen D\u00e4chern nicht von der Verf\u00fcgbarkeit von Feuchtigkeit abh\u00e4ngig, was sie zu einer zuverl\u00e4ssigeren Option f\u00fcr ein breiteres Spektrum von Klimazonen macht.<\/p>\n\n\n\n

4. Begrenzte Verbesserungen unter zuk\u00fcnftigen Klimabedingungen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

K\u00fcnftige Klimaszenarien zeichnen ein gemischtes Bild f\u00fcr nachhaltige Bedachungen. W\u00e4hrend einige St\u00e4dte von einer st\u00e4rkeren Sonneneinstrahlung profitieren werden, die den Gesamtertrag von Photovoltaikanlagen erh\u00f6hen k\u00f6nnte, wird erwartet, dass steigende Temperaturen diese Gewinne durch eine Verringerung des Umwandlungswirkungsgrads von Photovoltaikanlagen ausgleichen, der mit steigenden Temperaturen der Module abnimmt. Zum Beispiel:<\/p>\n\n\n\n