Wie gut ist Ihr Dach geeignet?

Kommen wir zu der Frage, welche Grundvoraussetzungen für die Montage und den erfolgreichen Betrieb einer Photovoltaikanlage erfüllt sein müssen?

Durch ihren modularen Aufbau ist die Photovoltaik eine sehr flexible Technologie. Von der kleinen Teichpumpen-Anlage bis zum großen Solarkraftwerk kann für jedes Anforderungsprofil die richtige Anlage konfiguriert werden.

Damit aus Sand Strom werden kann benötigt es jedoch einiges an Vorbehandlung. 

Etwa 90 Prozent der eingesetzten Solarmodule sind kristalline Module. Das bedeutet die Solarzellen werden aus Silizium gefertigt. Silizium wird aus Quarzsand gewonnen und es ist eines der am häufigsten vorhandenen Elemente der Erde.

Neigung und Ausrichtung

Weitere Bestandteile einer Photovoltaikanlage sind neben der Unterkonstruktion mit der die Module auf dem Dach befestigt werden, der oder die Wechselrichter sowie die zur Verbindung benötigte Verkabelung.

Früher wurden Solarmodule fast ausschließlich Richtung Süden ausgerichtet. Zu Zeiten der Volleinspeisung und der hohen Anlagenpreise konnte nur so die gewünschte Wirtschaftlichkeit erzielt werden.

Mit dem Wechsel zum Eigenverbrauch hat sich auch dieser Punkt grundlegend geändert. Durch die gleichmäßigere und über den Tag längere Energieerzeugung haben Ost-West-Ausrichtungen an Bedeutung gewonnen. Denn dies ist förderlich für den direkten Eigenverbrauch des Stroms.

Die Ertragsminderung einer genauen Ost- oder Westausrichtung und einer Dachneigung von 20° beträgt gegenüber einer genauen Südausrichtung lediglich ca. 10%.

Damit spielt die Frage der Dachausrichtung keine so große Rolle bei der Überlegung ob eine Photovoltaikanlage auf Ihrem Dach sinnvoll betrieben werden kann.

Die Minderungen die sich aus der Abweichung der Dachausrichtung von Süden ergeben fallen umso geringer aus, je flacher die Neigung ist.

Die Bewertung der möglichen Solarerträge muss dementsprechend immer unter Berücksichtigung von Ausrichtung und Dachneigung erfolgen!

Werden Photovoltaikanlagen zur Unterstützung einer Heizungswärmepumpe eingesetzt empfiehlt es sich, wenn möglich, die Module etwas steiler zu montieren. Eine Neigung von 45 - 50° gilt in diesem Fall als optimal, da sich so ein besserer Einstrahlwinkel für die im Winter tiefstehende Sonne ergibt. 

Zur Berechnung der zu erwartenden Solarerträge bietet die Europäische Union einen Online-Ertragsrechner an. Dieser funktioniert für alle Standorte innerhalb der Union und unter Berücksichtigung von gemessenen Einstrahlungsdaten.

Verschattung

Wichtiger als die Ausrichtung ist für die Bewertung der realisierbaren Erträge die Frage ob es Verschattungsquellen für die Module gibt.

Solarsysteme funktionieren in einer Reihenschaltung. Einzelne Module werden zu Strängen von bis zu 20 Modulen miteinander verschaltet. Dieses Vorgehen hat jedoch einen Nachteil. Bei einer Verschattung von auch nur einem Modul, werden hierdurch alle weiteren Module des Strangs im Ertrag gestört.

Somit können Verschattungen großen Einfluss auf die Ertragsfähigkeit einer Photovoltaikanlage nehmen. Wenn immer möglich sollte das Modulfeld so geplant werden, das sich eine Verschattung so weit wie möglich verhindern lässt.

Jedoch gibt es immer wieder Situationen in denen sich genau das nicht zu 100 Prozent verhindern lässt. Um den daraus resultierenden Verlust so gering wie möglich zu halten, kann auf verschiedene Konzepte zurück gegriffen werden.

Multistring Wechselrichter verwenden

Eine weitere Möglichkeit Verschattung einzugrenzen ist die Verwendung von Multistring-Wechselrichtern. Vereinfacht ausgedrückt sind dies zwei, oder drei einzelne Geräte in einem Gehäuse. Gibt es nun Verschattungen die klar von einander getrennt sind, z.B. links und rechts von einer Dachgaube, kann dies sehr gut über ein Multistring-Gerät gelöst werden.

Bypassdioden richtig einsetzten

Genau wie die einzelnen Solarmodule zu einem Strang zusammen gefasst werden, werden in einem Solarmodul auch die einzelnen Zellen in Reihe geschaltet und so zusammen gefasst. Module im Standard Format 1,65 m x 0,99 m verfügen über 60 einzelne Zellen.

In der auf der Rückseite der Module angebrachten Anschlussdose werden jeweils 20 dieser Zellen über eine Bypassdiode geführt. Vergleichbar mit einer Umleitung im Straßenverkehr kann bei einer Verschattung diese Diode freischalten und der Stromfluss wird um die verschatteten Zellen "umgeleitet". Damit dies funktionieren kann ist es jedoch wichtig die Modulausrichtung so anzupassen, dass die Verschattung auch innerhalb des Bereiches der jeweiligen Bypassdiode gehalten werden kann.

Leistungsoptimierer und Smart-Module verwenden

Letztlich bieten bei komplexen Verschattungssituationen, oder nicht zusammenhängenden Dachflächen, Leistungsoptimierer bzw. Smart-Module Optionen eine Photovoltaikanlage dennoch effektiv betreiben zu können.

Ähnlich wie bei der Bypassdiode begrenzen die Leistungsoptimierer die jeweilige Verschattung auf das einzelne Modul. Die Nachteile der Reihenschaltung werden somit weitestgehend vermieden. In dem Beispiel ist gut zu erkennen wie lediglich das direkt durch den Kamin beschattete Module in der Leistung einbricht. Alle anderen Module des Stranges funktionieren davon unbetroffen.

Die genaue Funktionsweise wird sehr schön in diesem Video der Firma Trina erklärt.

Statik, Baugenehmigung und Dachbelag

Auf Schrägdächern wird durch eine Solaranlage circa 20 kg/m2 an zusätzliche Last aufgebracht. In der Regel verfügen die Dächer von Wohnhäusern über eine entsprechende Lastreserve. Je flacher das Dach wird, umso genauer sollte auf die Statik geachtet werden. Speziell aufgeständerte Module können durch Wind- und Schneelasten für Flachdächer größere Belastungen bedeuten.

Photovoltaikanlagen sind in der Regel genehmigungsfrei. Dies trifft auf dachparallel und an Fassaden montierte Module zu. Auch normale Aufständerungen müssen nicht genehmigt werden. 

Eine Besonderheit stellen denkmalgeschützte Gebäude und Häuser die sich unter Ensembleschutz befinden. Hier muss vorab die Genehmigung der örtlichen Behörden eingenommen werden. 

In Bezug auf den Dachbelag gibt es heute für nahezu alle Montagesituationen zugelassene Befestigungsmöglichkeiten. Wichtige Grundvoraussetzung ist es jedoch, das die vorhandene Eindeckung über eine restliche Lebensdauer von mehr als 20 Jahre verfügt. So kann sichergestellt werden, dass während der Betriebsdauer der PV-Anlage keine grundlegende Sanierung erfolgen muss.

Wichtig ist das es sich um einen asbestfreien Dachbelag handelt. Ist das nicht der Fall, muss vor der Installation einer Anlage immer zuerst eine Dachsanierung erfolgen.

So, jetzt sollten Sie in der Lage sein bewerten zu können, ob Ihr Dach für die Installation und den wirtschaftlichen Betrieb einer Photovoltaikanlage geeignet ist.

Aber welche Anlagenleistung ist optimal für Ihren Verbrauch? Lesen Sie weiter um es zu erfahren.

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