photovoltaik Ausgabe: 10-2019

Durchdachtes Kraftwerk


Die Solarziegel sind von der konventionellen Dacheindeckung kaum zu unterscheiden.

Die Solarziegel sind von der konventionellen Dacheindeckung kaum zu unterscheiden.

Solarziegel — Mit der neuen Generation der solaren Dachelemente haben die Herstellerdie Hürden abgebaut, die es dieser Technologie bisher schwergemacht haben.Vor allem der Installationsaufwand ist gesunken. Sven Ullrich

Inhaltsübersicht

  1. Durchdachtes Kraftwerk
  2. Im Überblick

Der Klimaschutz kommt auch bei den Hauseigentümern an. Zumindest hat das eine Umfrage des Meinungsforschungsinstituts Forsa im Auftrag des Dachziegelherstellers Braas ergeben. Das Unternehmen mit Sitz in Oberursel im Taunus wollte von Besitzern von Bestandsgebäuden wissen, was die wichtigsten Argumente sind, um sich bei einer Dachsanierung für eine bestimmte Dacheindeckung zu entscheiden.

Das Ergebnis: Bei den Bauherren geht der Trend hin zu ökologischen Baustoffen und einer nachhaltigen Bauweise. Mit 84 Prozent der Nennungen liegt dieses Argument auf dem zweiten Platz hinter der Langlebigkeit und Sicherheit, die die Dachmaterialien mitbringen müssen. Das ist für fast alle befragten Hauseigentümer ein entscheidendes Kriterium. Auch die Vorteile eines aufeinander abgestimmten Dachsystems sind den Hauseigentümern bewusst. Immerhin 81 Prozent achten deshalb bei der Entscheidung für das Material bei der Dachsanierung genau darauf.

Modul mit besonderen Dimensionen

Der Preis hingegen ist nur für drei Viertel der Befragten ein Argument, sich für ein bestimmtes Material für die Dacheindeckung zu entscheiden. Das ist für die Hersteller von solaren Dachziegeln eine Steilvorlage. „Das Dach muss heute mehr können, als nur den Regen abzuhalten und die Temperaturen im Inneren eines Gebäudes zu regulieren“, sagt Christian Sack, Vertriebsleiter von Braas. „Es ist zu einem durchdachten Kraftwerk geworden, das in der Summe seiner Teile ein ökologisches und langlebiges System aus einer Hand sein sollte“, fasst er die Botschaft aus der Umfrage an die Planer, Handwerker und auch an die Architekten zusammen.

Braas hat auf solche Anforderungen der Zukunft längst reagiert. Das Unternehmen hat mit dem PV Premium eine solare Ergänzung zum Dachstein Tegalit entwickelt. Eine der entscheidenden Hürden für solare Dachziegel war bisher vor allem der Verschaltungsaufwand. Denn die einzelnen Dachelemente in der Größe eines Dachziegels miteinander zu verkabeln macht enorm viel Arbeit. Darauf hat Braas reagiert. Der PV Premium ist kein einzelner Dachziegel, sondern eigentlich ein Solarmodul mit besonderen Dimensionen.

160 Watt pro Quadratmeter

Dieses Modul hat eine Decklänge von 335 bis 340 Millimeter und ist damit perfekt mit den herkömmlichen Dachsteinen Tegalit von Braas kombinierbar. Es gibt den PV Premium auch mit einer Decklänge von 350 bis 355 Millimetern. Diesen kann der Planer mit dem Dachziegel Turmalin von Braas exakt kombinieren. Mit einer Breite von 1,8 Metern ersetzt er sechs Tegalit-Dachsteine oder 7,5 Turmalin-Dachziegel.

Die PV Premium sind jeweils mit 22 schwarzen, monokristallinen Solarzellen bestückt, die zusammen 100 Watt leisten. Damit erreicht der solare Dachziegel von Braas auf einer Fläche von einem Quadratmeter eine Leistung von 160 Watt und muss sich daher mit Blick auf die Leistung nicht hinter den gängigen monokristallinen Solarmodulen verstecken.

Ein großer und ein kleiner Ziegel

Eine ähnliche Lösung haben die Dachziegelwerke Nelskamp auf den Markt gebracht: Das Modul G10 PV des Anbieters aus dem westfälischen Schermbeck ersetzt mit einer Breite von fast zwei Metern und einer Decklänge von 394 Millimetern genau den konventionellen Flachziegel G10.

Da das Modul der Westfalen breiter ist als das von Braas, passen 24 Solarzellen hinein. Dadurch erreicht es eine Leistung von 120 Watt. Die Leistung pro Quadratmeter ähnelt der der solaren Dachziegel von Braas. Mit dem Planum PV hat Nelskamp allerdings noch eine kürzere Variante mit weniger Solarzellen auf den Markt gebracht.

Einfach verlegt

Mit einer Deckbreite von 1,5 Metern ersetzt er fünf Ziegel. So kann die Dachfläche noch besser ausgenutzt werden als mit dem G10 PV. Das ist vor allem beim Einsatz auf Walm- oder Zeltdächern von Vorteil, da dort die zusammenhängende Dachfläche kleiner ist als beispielsweise auf Satteldächern. Die Leistung des einzelnen Dachziegels sinkt dadurch zwar auf 88 Watt. Doch die Leistung pro Quadratmeter Dachfläche steigt mit dem PV Planum im Vergleich zum G10 PV um etwa zehn Prozent.

Die Verlegung der solaren Dachziegel von Braas und Nelskamp ist denkbar einfach. Denn da in beiden Fällen die Verfalzung die gleiche ist wie bei den jeweiligen Dachziegeln der beiden Anbieter, funktionieren die Übergänge zwischen Solaranlage und normaler Dacheindeckung nahtlos und vor allem sicher. So können die Solarelemente auf die gleiche Weise verlegt werden wie die normalen Dachziegel.

Im Falle des G10 PV und des PV Planum von Nelskamp werden die solaren Dachziegel einfach wie die herkömmlichen Flachpfannen auf die Lattung geschraubt. Auch der PV Premium von Braas wird wie die Dachelemente installiert, die er ersetzt.

Mit wenig Aufwand verkabelt

So wird er in Kombination mit dem Turmalin auf die Lattung geschraubt. Kombiniert ihn der Planer mit dem Dachstein Tegalit, wird er wie der konventionelle Dachstein in die Lattung eingehängt und mit einer Sturmklammer gesichert. Der solare Dachziegel von Braas wird auf der Traufseite zusätzlich in eine Profilschiene eingehängt, die vorher auf die Lattung geschraubt wurde, und so zusätzlich gegen angreifende Windkräfte gesichert.

Da die solaren Dachelemente mehrere herkömmliche Dachziegel ersetzen, geht die Verlegung sogar schneller. Einzig die Verkabelung ist ein Mehraufwand. Der hält sich aber in ähnlichen Grenzen wie bei der Installation von Indachanlagen mit normalen Glas-Glas-Modulen. Gut geplant, geht das relativ schnell. Denn der eigentliche Stringplan steht schon vorher fest, sodass der Handwerker weiß, welche Module er in einer Reihe schalten muss. Das hängt wiederum vom Lauf der Sonne über das Dach ab.

Dachdurchdringung einplanen

Vor allem bei der Anbindung der Modulstrings an den Wechselrichter muss der Handwerker gut planen. Denn bevor er die Dacheindeckung verlegt, muss er einplanen, an welcher Stelle er die Anschlusskabel zum Wechselrichter durch die Unterdeckbahn verlegt. Die sollte er kurz unter- oder oberhalb des Modulfeldes anbringen – je nachdem, wo der String beginnt.

Zusätzlich sollte er das Rückführungskabel vom letzten Modul zum Wechselrichter auch schon verlegen, bevor er mit der Eindeckung beginnt. Denn dann verschwindet dieses Kabel unter den Modulen und kann durch die gleiche Dachdurchdringung geführt werden wie das Anschlusskabel des ersten Moduls im String. Andernfalls muss der Installateur das Dach noch an einer zweiten Stelle öffnen.

Dach sicher abdichten

Da der Handwerker einen kompletten Belegungsplan bekommt, kann er in Kombination mit dem Stringplan ziemlich genau ausmessen, wo er das Dach durchdringt und wo er das Kabel vom letzten Modul im String bis zu dieser Dachdurchdringung verlegen muss.

Damit das Dach sich wieder gut verschließen lässt, liefert Braas eine Dichtmanschette mit. Das ist ein viereckiger Klebekragen mit mehreren Löchern. Den Kragen klebt der Handwerker mit einer Ecke nach oben auf die Dachdurchdringung. Durch die Löcher kann er die Kabel ins Gebäude verlegen.

Mehr Aufwand beim Verkabeln macht der Hantile von Hanergy. Das chinesische Unternehmen hat im vergangenen Jahr seine solaren Dachziegel auf dem europäischen Markt eingeführt.

Die ersten Projekte sind auch schon fertig. Das jüngste solare Ziegeldach hat Hanergy in Portugal gebaut. Dort wurden 125 Quadratmeter einer Villa mit den solaren Dachpfannen von Hanergy eingedeckt.

Geschwungener Solardachziegel

Sie leisten zusammen zwar 11,5 Kilowatt – mit einer kristallinen Auf- oder Indachanlage wären auf dieser Fläche 15 bis 18 Kilowatt drin. Doch Hanergy nutzt für seine Dachziegel flexible Solarzellen mit einem CIGS-Dünnschichthalbleiter, der einen geringeren Wirkungsgrad hat.

Dadurch hat das Unternehmen aber keine Probleme, die Zellen der geschwungenen Form der Dachziegel anzupassen. Die Ziegel leisten 30 Watt bei einer Decklänge von 415 Millimetern und einer Deckbreite von 703 Millimetern. Für einen Quadratmeter Dachfläche sind so rechnerisch fast 3,5 Ziegel notwendig. Pro Quadratmeter schafft es Hanergy auf etwa 105 Watt. Die Hantile werden wie normale Dachziegel verlegt. Danach muss aber jeder einzelne Ziegel mit dem nächsten in der Reihe verkabelt werden. Das macht viel Arbeit.

Parallel geschaltet

Etwas weniger aufwendig ist die Verkabelung der solaren Dachziegel von Autarq. Das Unternehmen im brandenburgischen Prenzlau hat ein neues Verschaltungssystem entwickelt. Jeweils zwei der solaren Dachelemente werden in Serie zusammengeschaltet und dann parallel an einen von Autarq entwickelten speziellen Kabelbaum angebunden.

Dieser wird jeweils über eine Reihe der zuvor installierten Dachziegel verlegt. „Je nach Dachfläche werden zwischen 20 und 32 Solarziegel mit einem Kabelstrang verbunden“, erklärt Martin Flossmann, Unternehmenssprecher von Autarq, das Prinzip. „Am Ende werden die Stränge durch das Unterdach ins Haus eingeführt.“ Dort werden sie an den Wechselrichter angeschlossen.

Diese Art der Verschaltung spart nicht nur Zeit. Sie hat noch einen weiteren Vorteil. Denn damit bleibt Autarq im Kleinspannungsbereich. Die Spannung jedes Ziegelpaars liegt bei maximal 80 Volt. Die werden durch die parallele Verschaltung für den gesamten String nicht überschritten. Zudem ist die Parallelschaltung der einzelnen Ziegelpaare für den Handwerker praktikabler als eine Reihenschaltung.

Spannung minimal halten

Über einen Wandler wird dann das Spannungsniveau von 80 auf 400 beziehungsweise 450 Volt angehoben. Damit können in Zukunft die Anlagen, die aus vielen kleinen solaren Dachziegeln bestehen, mit einem herkömmlichen Gleichstromkabel an marktübliche Wechselrichter angeschlossen werden.

Zudem schaltet der Wandler bei einem Spannungsabfall auf der Gleichstromseite automatisch vollständig ab, was ein riesiger Gewinn für die Sicherheit der Anlagen ist. Mit diesen Entwicklungen beseitigen die Anbieter moderner solarer Dachziegel die entscheidenden Hürden für diese Art der Integration der Photovoltaik in die Dachhaut.

Literatur

Fussnoten

  • Ersetzen die solaren Elemente gleich mehrere Dachziegel, wird der Aufwand für die Verschaltung geringer.

  • Die Installation der Solarziegel von Nelskamp ist denkbar einfach.

  • Zusammen mit konventionellen Ziegeln ergeben sie ein harmonisches Deckbild.

  • Dank Dünnschichttechnologie bekommt Hanergy auch gewellte solare Dachziegel hin..

Foto: Braas

Foto: Dachziegelwerke Nelskamp

Foto: Dachziegelwerke Nelskamp

Foto: Hanergy

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