Das weltweit größte Vertikal-Solar-Projekt mit 17,4 MWp Leistung steht seit 2025 am Flughafen Frankfurt. AquaSoli hat das Fundament-Design geliefert.

Photovoltaik-Vertikalanlage am Flughafen Frankfurt, aufgeständert auf von AquaSoli bemessener Fundamentierung (Foto: FraPort)

Erfolgreiches Leuchtturm-PV-Projekt am Flughafen Frankfurt

An der Startbahn West des Flughafens wurden 37.000 senkrechte Solarmodule auf einer Länge von 2.800 Metern installiert – die neue Anlage erreicht eine Spitzenleistung von 17,4 Megawatt (MWp) und wird jährlich bis zu 17,4 Millionen kWh grünen Strom liefern. Auf Basis von Pfahlprobebelastungen (POT) hat AquaSoli das Fundamentengineering ausgeführt und die tragende Basis für dieses Großprojekt geschaffen. Maßgebend für die geotechnische Bemessung des Tragwerks waren die hohen Horizontallasten aus Windeinwirkung.

Die neue PV-Anlage befindet sich direkt an der deutschlandweit bekannten Startbahn West des Frankfurter Flughafens (Foto: FraPort).

Dieses Beispiel belegt eindrucksvoll, wie AquaSoli durch geotechnische Expertise und Ingenieur-Sachverstand mit zur Energiewende – auch im Verkehrssektor – beiträgt und dabei wortwörtlich mit die Grundlagen und Fundamente für diesen zukunftsweisenden PV-Meilenstein gelegt hat.

Der Flughafenbetreiber Fraport ist stolz auf das neue Projekt, das mit zur Energieversorgung und Nachhaltigkeit am Standort beiträgt: Mit Inbetriebnahme der neuartigen Photovoltaik-Anlage an der Startbahn West – bestehend aus 37.000 senkrecht angeordneten Modulen, werden hier künftig jährlich bis zu 17,4 Millionen Kilowattstunden Strom für die am Flughafen Frankfurt ansässigen Konzerngesellschaften produziert. Die gewonnene Solarenergie fließt vorrangig in die Terminalklimatisierung und versorgt die wachsende E-Fahrzeugflotte.

Der Pfahlquerschnitt muss nicht nur zum Montagesystem und den baubetrieblichen Randbedingungen passen. Er muss insbesondere auf die statischen Einwirkungen und die Bodensteifigkeit abgestimmt sein: Die richtige, standortbezogene Auswahl des Pfahlquerschnittes ist somit ein entscheidender Parameter beim Pfahldesign. Letztlich wirken Pfahl- und Bodensteifigkeit im Team zusammen bei der Abtragung der Lasten und bestimmen gemeinsam über Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Langlebigkeit einer Investition in eine Freiflächen-Photovoltaikanlage. Die Bodensteifigkeit wiederum kann nicht aus “Lehrbüchern” abgelesen und auch nicht berechnet werden; Schätzungen wiederum können erheblich von der Realität abweichen, mit negativen Folgen für Wirtschaftlichkeit oder Sicherheit der Pfahlkonstruktion.

Beispiele dreier verschiedener Rammpfahlquerschnitte

Praktisches Beispiel: Wenn ein Pfahl sich als zu schwach erweist, um die Horizontalkomponente aus Windbelastung aufzunehmen, würde es lediglich Materialkosten vergeuden, aber nicht die Sicherheit der Gründung erhöhen, wenn der Pfahl zwar verlängert würde, aber nicht steif genug wäre, um die Lasten in tiefere, festere Bodenschichten zu übertragen… In diesem Fall kann es stattdessen zielführend sein, ohne Erhöhung der Pfahltiefe auszukommen und stattdessen einen steiferen Pfahlquerschnitt zu wählen, um sowohl die Pfahlstandsicherheit als auch den Materialverbrauch zu optimieren und so technische wie auch wirtschaftliche Belange des Pfahldesigns ins Lot zu bringen und somit Ingenieure wie auch Betriebswirte gleichermaßen zufrieden zu stellen.

Pfahlsteifigkeit, Pfahllänge und Steifigkeit des Untergrundes: Anschauliches Modell zur Erklärung der Wechselwirkung zwischen diesen drei Parametern

In dem oben abgebildeten Modell stellen die beiden Metallstäbe links und rechts jeweils Pfähle mit unterschiedlicher Steifigkeit dar; dies können in der Realität Rammpfähle oder aber auch z.B. Schraubpfähle mit umlaufendem Gewinde oder Helix am Pfahlfuß sein. Im Bildquadrant links unten ist ein “fabrikneu” im Boden eingebrachter relativ steifer Pfahl im horizontal ausgelenkten Zustand zu sehen. Die Abbildung im Quadranten unten rechts wiederum zeigt im direkten Vergleich, dass bei einem zu dünnen Pfahlquerschnitt, d. h. bei unzureichend dimensionierter Biegesteifigkeit oder korrosionsbedingter Schwächung, die seitliche Verformung – bei identischer horizontaler Belastung – drastisch zunehmen kann. Dies kann beispielsweise dann zu einem Problem werden, wenn Pfähle mit unterschiedlicher Steifigkeit abwechselnd innerhalb der Konstruktion als stützende Elemente auftreten: Befinden sich Fundamente mit unterschiedlicher Steifigkeit unter einem Solartisch, kann dies sogar zu einem Reißverschlusseffekt mit Überlastung der steiferen Fundamente führen, die bei aufgezwungener Verformung mehr als die ihnen zugedachten Lasten übernehmen müssen. Die steiferen Pfähle müssen nämlich dann für die weicheren Nachbarpfähle “einspringen” und können in der Folge – trotz der als vergleichsweise hoch anzusehenden Tragfähigkeit – unplanmäßig überlastet werden; weiterhin kann es bei periodischer Lastumkehr auch zu einem geometrischen Spiel bzw. Spalt zwischen Boden und Pfahl kommen und in der Folge zu einem Wechsel von statischer zu dynamischer Belastung unter Windeinwirkung, insbesondere auch wenn die Korrosion bei zusammengesetzten Pfahlquerschnitten in den Koppelelementen auftritt und eine kinematische Kette an Pfahlabschnitten entsteht. Die restliche Tragkraft wird hiermit dann wiederum entscheidend von der Steifigkeit des seitlich am Pfahl anliegenden Bodens mit bestimmt.
Genau aus den hier ausgeführten Gründen untersucht AquaSoli direkt vor Ort am geplanten Standort eines Projektes mittels Pfahlprobebelastungen präzise die Biegesteifigkeit des Pfahl-Boden-Gründungstragystemes und ermittelt zusätzlich auch die Korrosivität des Bodens, damit die Planer einer Photovoltaik-Freiflächenanlage einer unzulässigen Gefährdung von Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der Fundamente durch entsprechende Korrosionsschutzmaßnahmen begegnen zu können.