Glossar Solarmontage und Grundüberlegungen zur Auswahl und Technik

Die wichtigsten Komponenten für die Solarmontage in der Kurzübersicht

Überlegungen vorab:

• Ist das Dach für Solarstrom geeignet?
  • Ausrichtung: Optimal Süd. Ost- und West ebenfalls in Ordnung. Norddach allenfalls mit flacher Neigung
  • Treten Verschattungen auf? Durch Gauben, Schornstein etc. Umliegende Bäume ggf. auch in Zukunft bei weiterem Wachstum des Baumes, umliegende Gebäude
    Im Falle von Schatten: Wann tritt dieser auf? Nur im Winter (in der Zeit von November bis Januar eher unbedenklich, da diese Zeit eh sehr ertragsarm ist). Nur Vor- oder Nachmittags
     
• Dachgrösse und Grösse der Anlage:
  • Ausreichend Platz auf dem Dach oder eher kleines Stadthaus?
    Solarmodule und Komponenten sind inzwischen sehr kostengünstig. Aus diesem Grund ist es empfehlenswert das Dach voll auszunutzen.  Kosten für Elektriker, Anmeldung etc. sind weitestgehend fix. Somit steigt die Wirtschaftlichkeit mit der Grösse der Anlage. Zudem sind größere Wechselrichter auf die Leistung bezogen günstiger.
    
    Inzwischen wurde auch die frühere 10kWp Grenze abgeschafft, bei der früher ein zweiter Zähler gesetzt werden musste und steuerliche Nachteile galten.
    
    Generell sind inzwischen monokristalline Photovoltaikmodule mit Leistung über 400Wp und sog. Halbzellen Stand der Technik.
     
• Modultechnik und Optik:
  Für dunkle Dachflächen sehen komplett schwarze Module sehr ansprechend aus (schwarze monokristalline Zellen, schwarzes Backsheet, schwarzer Rahmen, schwarze Modulklemmen). Aber auch Halbzellenmodule mit schwarzem Rahmen und weißem Standard Backsheet sehen auch auf dunklen Dachflächen recht ansprechend aus.
  
  Stand der Technik 2023/2024: Halbzellen bzw. Drittelzellen Solarmodule in Doppelglas (Glas-Glas) Bauweise. Doppelglasmodule haben sowohl auf Vorder- als auch auf der Rückseite eine Glasscheibe. Frühere Module waren meist Glas-Folienmodule. Die Rückseite war lediglich mit einer Folie überzogen. Die Folie dient als Isolator. Kam es zu Beschädigungen oder Alterung dieser, können Isolationsfehler auftreten. Zudem bieten Doppelglasmodule eine bessere mechanische Festigkeit.
  
  Standargröße der Module ist ca. 113 x 176 cm und 30mm Rahmenhöhe.
  
  Weiterhin sind auch zunehmend Bifaciale Module erhältlich. Bei diesem Modultyp ist auch die Rückseite der Zellen lichtempfindlich. Kann also das Restlicht unter den Modulen in Strom wandeln. Bifaciale Module sind immer in Glas-Glas Technik. Bei dachparalleler Montage, also Installation auf einem Haus Schrägdach, ist der Zusatznutzen der bifacialen Zellen eher gering. Bei aufgeständerten Systemen ist der Nutzen schon größer.
  
   
• Teilverschattugnen auf dem Dach?
  • Je nach Verschattungsgrad muss dieser Teil vom Dach entweder unbelegt bleiben. Oder es können sogenannte Leistungsoptimierer für einen Teil oder für die gesamte Solarstromanlage verbaut werden. Leistungsoptimierer steuern auf Modulebene jedes Modul einzeln. Z.B. SolarEdge oder Tigo.
     
• Ist Ihr Wandverteiler "Zählerkasten" auf dem aktuellen Stand?
  • U.U. muss dieser erneuert werden, da ansonsten der Netzbetreiber die Zulassung der PV Anlage verweigern könnte
     
• Zielsetzung?
  • Hohe Wirtschaftlichkeit steht im Vordergrund? Das wäre eher eine PV Anlage ohne Speicher. 
  • Autarkie wichtig? PV Anlage mit Speicher
     
• Wo kann der Wechselrichter  und Batterie installiert werden?
   
  • Der Raum sollte möglichst kühl sein. Dachboden ist deshalb eher ungeeignet
  • Er sollte auch nicht an der angrenzenden Wand von Bspw. Schlafzimmer installiert werden, da die Einschalt- und Laufgeräusche ggf. stören würden
  • Eine Installation im Außenbereich für Wechselrichter ist möglich. Bei Batterien nicht. Bei Batterien sollte zudem beachtet werden, dass die Umgebungstemperatur möglichst nicht unter 5° C sinkt und nicht über 40° C steigt, da ansonsten die Lebensdauer leidet und Ladung- / Entladung unter 5° nur eingeschränkt möglich ist.

• Wechselrichter:

  • Bekannte und bewährte Marken für Stringwechselrichter sind z.B. Sungrow, GoodWe, Growatt, SMA, Kostal, Fronius, Huawei, SolarEdge und weitere
     
  • Grösse des Wechselrichters: 
    Der Wechselrichter kann in Deutschland durchaus etwas geringere Leistung als die Nennleistung des Modulfeldes haben. Z.B. 90% oder auch darunter.
    
    Bei Belegung eine Ost + Westdach ist kaum mehr als 70% der Nennleistung zu erwarten. 
     

• Batteriespeicher:

  • Standard bei Batteriespeichern ist heutzutage LithiumEisenPhosphat (LFP).LFÜ Akkus weisen eine deutlich höhere Eigensicherheit auf als klassische Lithium Ionen Akkus.
     

• Montagegestell:

  • Ziegel- oder Pfannendach:
    Hier benötigen Sie ein Montagesystem mit Dachhaken.
     
  • Welldach wie Ethernit (sofern ohne Asbest, ansonsten muss es saniert werden), teilweise Sandwichdächer 
    Hier arbeitet man mit Stockschrauben.
     
  • Trapezblech:
    Hierfür sind die Trapezblechbrücken eine sehr solide und wirtschaftliche Lösung.

• Was Sie sonst noch für die Solarmontage benötigen:

  • Solarkabel
    Bis ca. 30m einfache Stringlänge reicht für Standardmodule im Allgemeinen eine 4mm² Leitung, darüber hinaus 6mm² (sofern keine Strings parallel geschaltet werden). Natürlich muss der Querschnitt für jede Anlage noch einmal individuell verifiziert werden.
     
  • Potenzialausgleich: Erdung des Montagegestells (Module selber müssen nicht geerdet werden). Min 6mm², besser 10mm² oder 16mm². Starrer Leiter oder grob mehradrig (kein feinadriges im Außenbereich).
     
  • Leerrohre: Solarkabel sind im ungeschützten Bereich trotz UV Beständigkeit in Leerrohren bzw. Flexschläuchen zu führen. Die Leerrohre müssen UV beständig sein
     
  • Z.B. Leitung, Sicherungsautomat, FI, Überspannungsschutz. Auswahl erfolgt durch den Elektriker. 
  • Wechselstromkomponenten

Überlegungen zur Installation:

• Es sollte immer jeder Dachsparren mit einem Dachhaken belegt werden
• Für die Ermittlung der benötigten Fläche ist stets 2 cm Abstand für Klemme und auch vertikal zwischen den Modulen zu berücksichtigen
• Ziegel sind mit Winkelschleifer auszuklinken damit der Haken nicht auf den Ziegel drückt
• Typische Länge der Tellerkopfschrauben  100mm (Einschraubtiefe sollte 60mm in den Sparren sein)
• Überspannweite zwischen zwei Dachhaken für 40x40mm Aluprofile sollte bei Schneelastzone 2 nicht grösser als 120 cm sein (wenngleich formell auch mehr möglich wäre). Es sind ungefähr 2,5 - 3 Dachhaken je Modul zu kalkulieren.
• Kragarm am Ende des Profils sollte nicht mehr als ca. 35cm sein
• Die Profile sind so zu setzen, dass zulässige Klemmpunkte an den Modulen eingehalten werden. Typisch ist der Abstand der Profile ca. 100 - 110 cm. Somit bleibt noch ca. 35 cm - 40cm Abstand vom Profil zum Modulrand. Details sind der Installationsanleitung des Modulherstellers zu entnehmen
• Stockschrauben: Adapterblech muss immer zum First hin zeigen. Vorbohren in den Sparren mit 0,7 x Durchmesser der Stockschraube
• Solarkabel in Leerrohre im ungeschützten Bereich. Kantenschutz. Min Biegeradius beachten
• Messung und Dokumentation Gleichstromseite: Leerlaufspannung, Kurzschlusstrom, Isolationswiderstand für jeden String
• Messung Wechselstromseite gem. VDE
• Unterlagen wie VDE Zertifikate, Anlagenskizze, Stromlaufplan, Anlagengrösse durch Elektriker an den Netzbetreiber mit Inbetriebnahmedatum einreichen
• Meldung der Anlage auf dem Marktstammdatenregister durch Anlagenbetreiber
   

Glossar Solarkomponenten:

I. Ziegeldach - Schrägdach

• Modulfeld:
  Solar Modulfeld aus elektrischer Sicht: Für die Auslegung des Modulfeldes sollte eine effiziente Verstringung gewählt werden. Effizient = Möglichst viele Module in einem String um weniger Solar Stringkabel zum Wechselrichter führen zu müssen. Allerdings muss der zul. Spannungsbereich des Wechselrichters beachtet werden. Meist 1000 Volt, was bei aktuellen Modulen die Modulanzahl auf max. 18, je nach Ausführung aus 20 Module je String begrenzt. Die Module werden in Reihe verschaltet. Also immer Plus und Minusstecker der Kabel von dem Solarmodule miteinander versteckt. Übliche Länge der Kabel an den Modulen ist ca. 1m je Kabel, was eine Verkettung nebeneinanderliegender Module ermöglicht ohne selber Solarkabel zu konfektionieren.
  
  Solar Modulfeld aus mechanische Sicht: Maximale Feldbreite sollte 12 Module nicht überschreiten Nach 12 Modulen ist eine thermische Trennung zu berücksichtigen. Also eine Trennung der Solarprofile um der Längenausdehnung durch Temperaturschwankungen gerecht zu werden, In dem String selber können aber natürlich auch 18 Module sein. Es wird dazu nach 12 Modulen eine Reihe hoch oder runter gegangen um z.B. sechs weitere Module in den String einzubinden
• Dachhaken:
  Der Dachhaken ist das zentrale Element der Steildach Solarmontage und stellt die Verbindung zwischen Tragschienen und dem Dach dar.
  Die Befestigung erfolgt auf den Dachsparren mittels zwei oder mitunter auch drei Tellerkopfschrauben. Anbindung zum Aluprofil erfolgt in der Regel mittels DIN933 M10 Schrauben und Sperrzahnmuttern.(1 Paar je Dachhaken).
  Als Faustregel gilt 2,5 bis 3 Dachhaken je Solarmodul im Durchschnitt.
  Unsere Vario Dachhaken sind an der Fußplatte in der Höhe verstellbar zur Anpassung an die jeweilige Querlattung.
  Material ist Edelstahl. Empfohlen A2 (1.4301). Alternativ auch C1 (1.4016) tlw verwendbar.
  Der Dachhaken wird durch das Wellental des Ziegels bzw Pfanne durchgeführt. Die ober Pfanne wird im Bereich der Durchführung ausgeklingt (z.B. mit Trennschneider)
   
• Tragprofil:
  Standard im Solarbau sind 40x40mm Aluprofile. Die Aluprofile sind mit einer Ober- und Unternut versehen. Die Unternut wird an den Dachhaken angebunden. Bei uns eine 10er Nut. In die Obernut werden mittels Nutensteinen die Modulklemmen befestigt.
  Empfohlene Überspannweite sollte unter 1,6m liegen (Schneelastzone 2, 30° Dachneigung). Auskragung am Ende unter ca. 35 cm.
  Für aktuelle Standardmodule mit 113cm Breite muss inkl. Verschnitt ca. 2,4 lfdm Aluprofil je Solarmodul kalkuliert werden.
   
• Profilverbinder:
  Zum Verbinden der Aluprofil miteinander. wir bieten L-Profilverbinder zum Unterschrauben an das Aluprofil. Alternativ H-Verbinder zum Einschieben.
   
• Modulklemmen:
  Endklemmen müssen passend hur Rahmenhöhe ausgewählt werden, da die Steglänge zur Rahmenhöhe passen muss. Mittelklemmen sind universell. Die Verschraubung mit dem Solar Aluprofil erfolgt mittels M8 Innensechskantschrauben und Nutensteinen zum Einschwenken in den Nutenkanal.
  Für beide Typen, Mittel- und Endklemme, gilt: Schraubenlänge muss zur Rahmenhöhe des Moduls passen. Es gilt für die Länge: Rahmenhöhe + 5mm (für 30mm, 35mm,40mm - Zwischengrößen wie 32mm ggf. abweichend).
  Erhältlich als pressblanke Klemmen (silber) oder schwarz eloxiert.
   
• Endkappen:
  Endkappen bilden einen sauberen Abschluss des Aluprofils. Erhältlich in grau (Verwendung meist für pressblanke Klemmen bzw. Module mit Silberrahmen) oder schwarz (für Module mit schwarz eloxiertem Rahmen)
   
• Erdung:
  Es gilt: Nur das Montagegestell wird geerdet. Solarmodule selber müssen nicht geerdet werden, da diese zur Schutzklasse II (doppelt isoliert) gehören).
  Zur Erdung können unsere Erdungsklemmen verwendet werden. Erhältlich mit Alu Grundkörper (für Aluleiter) und verzinnten Kupfergrundkörper (für Kupferleitung).
  Alternativ bietet sich unser Alu Flachleiter für die Verbindung der Profile untereinander an um einen großen leitfähigen Verbund zu bilden. An einem Profil wird mittels Erdungsklemme die Erdungsleitung runter zur Potenzialausgleichsschiene angebunden.
  Querschnitt für den Erdungsleiter meist 16mm² (blitzfest). Zulässig ist aber auch 10mm².

Sonderfall Kreuzverbund (doppellagiges System):

• Ein Kreuzverbund wird verwendet, wenn die Module quer anstatt hochkant eingebaut werden sollen. Zum Quereinbau wird eine zweite Profillage benötigt, welche vertikal (90° zur unteren Lage) verläuft. Auf dieser werden wiederum die Solarmodule 90° gedreht, also quer verbaut.
  Die Verbindung der unteren mit der oberen Profillage erfolgt mit unseren Kreuzverbundplatten (benötigt eine M10 Schraube/Sperrzahnmutter sowie 2x M8x16 Schraube und Nutenstein) oder unsere Kreuzverbundwinkel (benötigt eine M10 Schraube / Sperrzahnmutter). Je Kreuzpunkt wird eine Platte oder ein Kreuzverbundwinkel benötigt.

II. Welldach (z.B. Eternit)- Schrägdach

Grundsätzlich gleichen Komponenten wie für Ziegeldach. Außer:

• Stockschrauben und Adapterplatten:
  Was bei einem Ziegeldach der Dachhaken ist, ist bei einem Welldach die Stockschraube.  Die Stockschraube stellt also die statische Verbindung zwischen den Tragprofilen und der Dachunterkonstruktion her.
  Stockschrauben sind in der unteren Hälfte mit einem Holzgewinde versehen, im oberen Teil mit einem metrischen Gewinde. Standardgröße ist 10x200mm. Je nach Dachaufbau sind u.U auch längere oder kürzere Stockschrauben erforderlich. Wir bieten Ihnen daher auch die Längen 180mm, 250mm und 300mm an.
  Stockschrauben werden in die Holzsparren oder Pfetten verschraubt. Diese müssen vorgebohrt werden.
  
  Für die Anbindung an das Solar Aluprofil wird noch eine Edelstahl Adapterplatte (oder auch Adapterblech) benötigt. Diese wird mittels M10 Sechskantschraube (DIN 933) und Sperrzahnmutter an unserem Aluprofil befestigt.

Sonderfall Bitumendach oder Dachschindel:

• Bei Bitumen- und Schindeldächern stellt die Abdichtung eine Herausforderung dar. Werden Stockschrauben verwendet, drücken diese in die recht weiche bzw. poröse Bitumenschicht. Es bilden sich Senken mit stehendem Wasser was früher oder später in das Dach eindringt. Abhilfe bieten unsere Alu Dichtbleche. Diese sind mit einer Versickung versehen, welche die Dichtung der Stockschraube aus der wasserführenden Schicht bringt Zudem bietet die große Fläche eine gute Abdichtmöglichkeit durch Aufbringen von Dichtmittel oder Anbringung einer EPDM Gummidichtung.

III. Trapezblech

• Trapezblechbrücke:
  Trapezblechbrücken sind eine schnelle und zugleich günstige Methode zur Installation von Solaranlagen auf Trapezblech.
  Vorteil von Trapezblechbrücken: Installation als kurze Stücke. Im Gegensatz zu durchgehenden Profilen entstehen somit keine mechanischen Spannung durch thermische Ausdehnung. Schnell zu installieren. Günstig.
  Trapezblechbrücken werden üblicherweise mit 4 Bohrschrauben, tlw. auch 2 Bohrschrauben auf dem Trapezblech befestigt. Es empfiehlt sich, das Alu der Trapezblechbrücke vorzubohren. Das Stahl Trapezblech selber jedoch nicht.
   
• Bohrschraube:
  Die Bohrschraube dient der Befestigung von Alu Solarkomponenten wie Trapezblechbrücken.
  Zu empfehlen sind Bohrschrauben die nach das Material verdrängen (Bohrspitze) und nicht wegfräsen (Frässpitze). Durch das Verdrängen des Materials bildet sich ein Kragen im Trapezblech. In diesen schneidet die Bohrschraube ein Gewinde.
  Bohrschrauben sind üblicherweise mit einer EPDM Runddichtung versehen um sicherzustellen, dass kein Wasser in das Dach eindringt.
   
• EPDM Dichtband:
  EPDM Dichtband wird unter die Trapezblechbrücken im Bereich der Hochsicken geklebt und dient der Abdichtung.

IV. Solarleitung und PV Stecker

• Solarleitung:
  Solarkabel sind grundsätzlich doppelt isoliert. Der äußere Mantel dient dem UV Schutz und dem mechanischen Widerstand. Der innere Mantel dient als weitern, zusätzlicher Schutz. Hintergrund ist, dass die DC Seite aus technischen Gründen nicht über Automaten abgesichert werden kann und daher besonders hohe Anforderungen an die Solarleitungen gestellt werden, um Brände und Unfälle zu vermeiden. Aufgrund der hohen Betriebsdauer von Solaranlagen sollten Solarkabel dennoch im ungeschützten Bereich UV geschützt verlegt werden (z.B. in einem Flexrohr). Außerdem nicht auf der Dachhaut aufliegen um mechanisches Aufscheuern zu vermeiden und vor scharfen Kanten geschützt verlegt werden.
  
  Für einen besseren Korrosionsschutz sind die Kupferlitzen von Seekabeln mit einer Zinnschicht überzogen, daher auch das silbrige Erscheinungsbild.
  Standardquerschnitt ist 6 mm². Für kurze Strings z.B. mit 15m einfacher Länge sind aber auch 4mm² ausreichend, sofern keine Strings parallel geschaltet werden.
   
• PV Stecker:
  Der Hersteller Stäubli hat mit dem MC4 Format (neue Generation von Stäubli: EVOII) ein Standard gesetzt. Allerdings ist der Name MC4 rechtlich geschützt, so dass die Solarstecker anderer Hersteller oftmals nur ähnlich klingen wie z.B. H4 oder C4, aber dennoch mit MC4 steckbar sind.
  Formell dürfen nur Stecker / Buchse vom selben Hersteller miteinander verbunden werden. In der Praxis werden aber häufig aus praktischen Gründen Stecker unterschiedlicher Hersteller im quasi MC4 Standard miteinander versteckt.
  
  MC4 Stecker sind mit einem Crimp-Pin versehen. Die Crimpung sollte unbedingt mit einem geeigneten Werkzeug erfolgen. Bei schlechter Crimpung hohe Überganswiderstände entstehen können. Eine sehr gute Alternative falls keine geeignete Crimpzange verfügbar ist, sind die PV Sicks von Weidmüller. Die PV Sticks sind mit einer Federzugklemme versehen und eine Crimpzange ist somit nicht erforderlich.