Für den Betreiber einer Solaranlage sind mit der Aufständerung zwei weitere Vorteile verbunden:
1) Verbesserte Selbstreinigung
2) Belüftung der Solarmodule
Bei zu hohen Temperaturen verringert sich die Leistung der Photovoltaikanlage – die durch Aufständerung verbesserte Hinterlüftung beugt der Aufheizung vor. Ein großer Aufstellwinkel verbessert aber auch den Selbstreinigungseffekt. Das Regenwasser kann leichter ablaufen und bewirkt eine Reinigung der Solarmodule.
Wann bei Photovoltaik-Anlagen eine Aufständerung zum Einsatz kommt
Warum ist die Aufständerung für Photovoltaik notwendig?
Um die Energie des Sonnenlichts optimal ausnutzen zu können, sollten die Solarmodule einer Photovoltaik Solaranlage idealerweise stets im rechten Winkel zur Sonne ausgerichtet sein. Dies lässt sich durch eine Aufständerung der Solarmodule erreichen.
Da die Sonne im Tages- und Jahresverlauf ihren Einstrahlwinkel verändert, ist in der Praxis ein Kompromiss einzugehen. Motorisch dem Sonnenstand nachgeführte Solarmodule lassen zwar eine hohe Energieausbeute zu, doch steht der Ertragsgewinn meist in keinem gesunden Verhältnis zum Mehraufwand für Anschaffung und Wartung einer Nachführungsanlage.
Die Anbringung der Solarmodule an einem Gerüst und die Aufständerung dienen drei Zwecken:
- Sichere Befestigung der Solarmodule
- Koppelung der Module zu einem Solarmodulfeld
- Anwinkelung der Module zur Ertragssteigerung
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Das Befestigungssystem
Photovoltaik Solarmodule auf Flachdächern und Freiflächen sind der Witterung ungeschützt ausgesetzt. Um auch stürmischen Wetterlagen standzuhalten, lassen sich die Paneele auf speziellen Montagegestellen montieren. Die Fixierung der aufgeständerten Module erfolgt mit einem Befestigungssystem. Als Materialien für die Gerüste kommen witterungsbeständige und korrosionsfeste Legierungen zum Einsatz.
Ein Aufständerungssystem aus Aluminium oder Edelstahl besteht aus mehreren Elementen:
- Aufständerungsdreiecke
- Dachhaken
- Klemmen
- Montageschienen
- Montagewinkel
- Schienenverbinder
- Kabelclips
Zu den führenden Anbietern von Montagesystemen zählen:
- Schletter
- Schüco
- Ostwest
- Knubix
- Scirocco
- Inventux Fixflat
In Regionen mit schneereichen Wintern sind wegen der Schneelast besonders robuste Dachhaken erforderlich. Die Aufständerungsdreiecke lassen sich variabel einstellen und werden gemeinsam mit den Grundschienen und Schienenverbindern zu einer windfesten Einheit zusammengesetzt. Kabelclips sorgen für eine sichere Befestigung der Solarkabel.
Die Aufständerung stellt den besten Winkel her
Bei Solarmodulen, die auf einer Freifläche oder auf einem Flachdach installiert werden, verspricht ein Neigungswinkel von 25 bis 30 Grad den größten Stromertrag. Da die Sonne in der warmen Jahreszeit höher am Himmel steht, ist im Juli und August ein flacher Neigungswinkel von 10 bis 15 Grad günstiger. Hier ist also ein Kompromiss zu suchen. Zu bedenken ist, dass mit einem steilen Aufstellwinkel die gegenseitige Abschattung der Module zunimmt. Durch den so erzwungenen größeren Abstand der Solarmodule schrumpft die zur Energieerzeugung nutzbare Fläche.
Auch bei der Himmelsrichtung lassen sich Spielräume nutzen. Eine Ausrichtung der Photovoltaikanlage nach Süden gilt zwar als optimal und lässt sich bei einer Freiflächenanlage in der Regel auch problemlos realisieren. Anders sieht es aber bei der Aufständerung von Solarmodulen auf einem Schrägdach aus. Doch wenn ein Schrägdach nach Südost oder Südwest weist, bleibt der Ertragsverlust gering.
Welche Neigung sollten die Solarmodule aufweisen?
Als optimale Neigung gilt in unseren Breiten eine Aufständerung im Winkel von 25 bis 30 Grad. Es lassen sich Neigungswinkel bis 60 Grad tolerieren, ohne dass große Leistungseinbußen auftreten. Unter 10 bis 15 Grad sollte der Neigungswinkel indes nicht fallen, da bei flachen Winkeln die Selbstreinigungswirkung nachlässt. Nur bei ausreichend großem Winkel kann Regen oder das Wasser aus dem Gartenschlauch die Solarmodule von oberflächlichen Verunreinigungen befreien.
Solarmodule verrichten ihre Funktion jahrzehntelang und sind weitestgehend wartungsfrei. Damit dies über die gesamte Betriebsdauer der Anlage so bleibt, ist eine sichere Montage der Aufständerungselemente wichtig. Sofern möglich, wird das Gerüst mit Befestigungen auf der Aufstellfläche verschraubt oder fixiert.
Aufständerungssystem für Freiflächen | Darstellung: www.wagner-solar.com
Aufständern auf dem Flachdach
Auf Flächdächern ist eine konventionelle Befestigung des Gerüsts problematisch, da Bohrlöcher zu Undichtigkeiten führen können. Durch das Zusammenkoppeln zu einem Solarmodulfeld und die Beschwerung mit Ballastplatten erhält eine auf dem Flachdach aufgeständerte Anlage aber schon durch ihr Gesamtgewicht einen sicheren Stand. Einige Konstruktionen sind mit Verkleidungen und Windleitblechen ausgestattet, die beim Anströmen von Luft das Tragegestell auf das Dach pressen und ein Abheben der Konstruktion bei hohen Windstärken unterbinden.
Eine ähnliche Konstruktion lässt sich bei Kunststoffwannen finden, die auf Flachdächern als Alternative zu Aufständerungsgerüsten aus Metall Verwendung finden. Die Wannen lassen sich auf Kies- und Betonflächen aufstellen.
Aufständerungssystem für Flachdächer | Darstellung: www.wagner-solar.com
Verschattungen vermeiden
Auf Flachdächern ist eine Aufständerung der Solarmodule immer zu empfehlen. Auf mit Kies belegten Flachdächern lässt sich das Schüttgut gleichzeitig als Ballast verwenden. Mit geeigneten Aufständerungsmodulen lässt sich auch bei bestehenden Dachaufbauten wie Klimaanlagen eine effektive Flächenausnutzung bewerkstelligen.
Bei Photovoltaikanlagen auf Flachdächern und Freiflächen werden meist mehrere Reihen von Solarmodulen hintereinander montiert. Hier ist es wichtig, auf ausreichenden Abstand zwischen den Reihen zu achten, um eine gegenseitige Verschattung der Solarmodule zu verhindern.
Auf einem Schrägdach gibt der Neigungswinkel die Schrägstellung des Montagegerüstes vor. Eine Aufständerung kommt für Dächer mit zu niedrigem Neigungswinkel in Frage. Gerahmte Solarmodule lassen sich mit Trapezschellen im Winkel von 5 bis 7 Grad zusätzlich aufständern.
Wie lassen sich Aufständerungselemente auf dem Schrägdach befestigen?
Die Montage richtet sich nach der Bauart des Dachstuhles. Bei einem Sparrendach lassen sich beispielsweise die horizontal verlaufenden Sparren nutzen, um die Aufständerungsschienen mittels Stockschrauben zu fixieren.
Sicherheit bei Wind und Wetter
Eine Photovoltaikanlage auf einem Flachdach ist immer in die Blitzschutzanlage einzubinden. Der Blitzschutz ist bei allen aufgeständerten Anlagen wichtig, da die Solarmodule als exponierte Objekte Blitze anziehen, sofern die Einschläge nicht von Blitzfangstangen abgefangen werden.
Die Windbedingungen auf einem Flachdach werden auch von der umliegenden Bebauung und bestehenden Dachaufbauten geprägt. Relevante Faktoren sind daneben Gebäudehöhe und Dachform. Eine zusätzliche Beschwerung der Elemente mit Ballast steigert die Eigenstabilität. Auf Flachdächern, die keine hohe Beschwerung erlauben, lässt sich eine ballastfreie Montage mit aerodynamischen Montagesystemen herstellen.
Wie hoch sind die Ertragsverluste bei einer Aufständerung der Solarmodule in Richtung Osten oder Westen?
Im Vergleich zu einer nach Süden ausgerichteten Solaranlage ist bei nach Osten oder Westen weisenden Solarmodulen ein Ertragsverlust von 10 bis 15 Prozent hinzunehmen. Bei einer Südwest oder Südost Ausrichtung der Solarpaneele sind die Wirkungsgradverluste äußerst gering.
Unterliegen die für eine Aufständerung verwendeten Gestelle einer Wartung?
Das Gerüst wird bei Errichtung einmalig justiert und montiert. Bei ordnungsgemäßer Montage ist die Aufständerung dauerhaft wartungsfrei.
Kann ich ein Aufständerungsgerüst selbst entwerfen und konstruieren?
Von einem Selbstbau des für die Aufständerung erforderlichen Gerüsts ist auch versierten Heimwerkern abzuraten. Im Schadensfall kann der Selbstbau teuer zu stehen kommen. Auch die Einbindung in eine Blitzschutzanlage ist eine Aufgabe für einen in der Installation von Solaranlagen erfahrenen Fachbetrieb.