Die Integration von Solarmodulen in die Dachhaut erfreut sich immer größerer Beliebtheit bei den Hauseigentümern. Denn viele beziehen die eigene Stromerzeugung von vornherein in ihre Planungen mit ein. Sie wollen aber immer öfter nicht nur Solarmodule, sondern ein ästhetisch ansprechendes Solardach.
Die Indachphotovoltaik kann sogar den Denkmalschutz überzeugen, der in der Regel Aufdachanlagen ablehnt. „Denn Dachintegration ist anders“, betont Helge Hartwig. „Die Module sind als Teil der Dachhaut angeordnet, sie liegen in der gleichen Ebene wie die sonst verwendeten Dachziegel und können farblich an die Dachumgebung angepasst werden.“
800 Megawatt installiert
Hartwig ist Vertriebsleiter der Ernst Schweizer AG. Das Unternehmen aus Hedingen bei Zürich hat mit dem System Solrif seit über 20 Jahren eine Indachlösung im Portfolio. Diese ist bei der Installation von mehr als 800 Megawatt Solarleistung in Europa zum Einsatz gekommen. Dabei arbeitet die Ernst Schweizer AG mit verschiedenen Modulherstellern wie Aleo Solar, der Sonnenstromfabrik oder Axsun zusammen, die die Paneele mit den speziellen Solrif-Rahmen aus Hedingen herstellen.
Ans Ortsbild angepasst
Inzwischen gibt es sogar Solrif-Projekte mit Modulen, die farblich an die Anforderungen eines historischen Ortsbildes angepasst sind. Die Schweizer können für farbige Module die Solrif-Rahmen in jeder erdenklichen Farbe herstellen, die sich an der Farbe der Paneele orientiert.
Prominentes Beispiel ist ein altes Bauernhaus in der Schweiz, das mit terrakottafarbenen Modulen eingedeckt wurde. Das war eine Forderung des Denkmalschutzes. Die Solaranlage sollte farblich das gleiche Erscheinungsbild haben wie die dort sonst üblichen Dachziegel.
Gegenüber Standardmodulen mit Solrif-Rahmen haben die farbigen Module zwar eine etwas geringere Leistung. „Doch die Integration dieser Solarmodule mit dem Solrif in die Dachhaut unterstreicht nochmals sehr deutlich, dass es andere Prioritäten gibt als beim Bau einer Aufdachanlage“, betont Hartwig.
Hier geht es um das Gebäude insgesamt, kombiniert mit einer Lösung, eigenen Strom zu generieren. Schließlich ist bei der Dachintegration die Ästhetik ein sehr wichtiger Aspekt
Für Hinterlüftung ist gesorgt
Die Stromerzeugung wiederum ist der Zusatznutzen. Er macht die Indachanlage zu einem perfekten Beispiel der bauwerkintegrierten Photovoltaik (BIPV).
Zudem ist die Indachanlage in vielen Fällen die einzige Lösung, ein Solardach mit Zustimmung des Denkmalschutzes zu errichten. Außerdem produziert das Dach, auch wenn die Anlage mit farbigen Modulen realisiert wird, 100 Prozent mehr Strom als ein Dachziegel. Damit bezahlt sich die Dacheindeckung selbst.
Wenn die Indachanlagen mit Modulen ohne farbige Gläser gebaut werden, liefern sie mindestens die gleichen Erträge wie Aufdachanlagen. Denn die dachintegrierten Module werden genauso gut gekühlt wie die Paneele, die über einer eigentlichen Daheindeckung schweben. „Denn eine echte Kühlung gibt es nur dann, wenn die Hinterlüftungsebene mindestens zehn bis 15 Zentimeter dick ist. Das ist weder bei Aufdach- noch bei Indachanlagen gegeben“, räumt Helge Hartwig mit einem gängigen Vorurteil auf.
Nur 20 Prozent über die Rückseite
Grundsätzlich sind die Hinterlüftungsebenen in beiden Fällen ähnlich. Was bei der Aufdachanlage der Raum zwischen Modul und Dachhaut ist, ist bei der Indachanlage die Ebene zwischen Modul und Unterspannbahn.
Hier spielen aber noch weitere Faktoren eine Rolle. „Denn 80 Prozent der Wärme werden auf der Vorderseite der Module über natürliche Konvektion und Wärmestrahlung abgeführt“, erklärt Helge Hartwig. „Hier sind Aufdach und Indach gleich. Nur 20 Prozent werden über die Rückseite abgegeben. Die können konstruktiv weder auf noch im Dach stark beeinflusst werden.“
Feuchtigkeit abführen
Aus diesem Grund ist der Ertrag einer Indachanlage vergleichbar mit dem einer Aufdachanlage. Er kann mit Solrif sogar höher liegen. Denn da die Indachmodule mit einem 7/8-Rahmen ausgestattet sind, haben sie eine freie Unterkante. Dadurch kann das Wasser frei abfließen und reinigt die Module auf natürliche Art.
Zudem rutscht der Schnee von den Modulen besser ab. Dadurch ist vor allem im Winter, wenn die meiste Energie gebraucht wird, der Ertrag einer Indachanlage höher als der von Aufdachanlagen. Dennoch ist die Hinterlüftung wichtig. Allerdings weniger für eine echte Kühlung der Module. „Vielmehr geht es hier vor allem darum, die Feuchtigkeit durch Kondensat an der Rückseite abzuführen“, erklärt Helge Hartwig.
Foto: Ernst Schweizer AG
Schnee rutscht einfach ab
Es gibt jenseits der Überzeugungsarbeit für den Denkmalschutz aber noch mehr Gründe, sich für die Dachintegration zu entscheiden. „So verträgt das Solrif höhere Schneelasten, weil es linienförmig auf der Lattung des Daches aufliegt, anders als bei Aufdachanlagen, bei denen die Last punktförmig über Dachhaken aufgenommen wird“, sagt Helge Hartwig. Zudem kann der Schnee über die freie Unterkante der Module leichter abrutschen.
Das System verträgt auch höhere Windlasten als eine Aufdachanlage. Denn der Handwerker montiert jeweils am Übergang im Bereich der Rahmen Befestigungsbügel auf den Latten.
Elastisch gelagert
Je nach statischen Anforderungen und Ort am Dach schraubt er dazwischen zusätzliche Glasbügel an den Latten fest. Die Anzahl der Befestigungspunkte für jedes Modul variiert dabei je nach vorherrschender Windlast.
Da die Module mit dem Solrif-Rahmen von Federstahlbügeln gehalten werden, kann die Anlage in sich arbeiten und Windlasten abfedern. „Das System wird bei hohen Windlasten pumpen“, erklärt Helge Hartwig. „Wenn der Wind angreift, baut sich innerhalb der Anlage Druck auf. Durch die leicht elastische Lagerung öffnen sich Fugen ganz leicht, über die dann dieser Druck wieder abgebaut werden kann. Dann legen sich die Module wieder ab.“
Leichter als gute Dachziegel
Doch auch in gemäßigten Lagen erkennen immer mehr Hauseigentümer die Vorteile der Dachintegration, vor allem wenn sie neu bauen oder das Dach sanieren. In allen Fällen spart sich der Hausbesitzer die Dachziegel und deren Verlegung.
So wird die Indachanlage bei Renovierung und Neubau nicht nur zur wirtschaftlich besseren Lösung im Vergleich zur herkömmlichen Dacheindeckung mit zusätzlicher Aufdachanlage. Sie verringert zudem das Gewicht. „Denn bei einer Indachanlage besteht die gesamte Dacheindeckung nur aus dem Modul, es fehlt das zusätzliche Gewicht des Dachziegels und des Montagesystems im Falle der Installation einer zusätzlichen Aufdachlösung“, weiß Hartwig.
Indach bei geringer Lastreserve
Wenn der Hauseigentümer sein Dach beispielsweise mit einem Glas-Folien-Modul mit einem Gewicht zwischen 18 und 19 Kilogramm eindeckt, dann beträgt das Flächengewicht etwa zwölf Kilogramm pro Quadratmeter. „Allein Dachziegel können deutlich schwerer sein, vor allem wenn es sich um Ton- oder andere hochwertige Ziegel handelt“, betont Hartwig.
Dazu kommt noch das Gewicht der Aufdachanlage. „Damit kann das Gewicht auf dem Dachstuhl das Doppelte bis Dreifache einer Indachanlage erreichen“, sagt Hartwig. Vor allem bei Bestandsbauten, wo die Lastreserve des Dachstuhls schon erreicht ist, kann man dank des Solrif-Systems doch noch Solarmodule verlegen.
Foto: Ernst Schweizer AG
Module in wasserführender Schicht
Die Solarmodule werden so auch zur wasserführenden Schicht auf vielen Dächern. Dabei sind die im Dachdeckerhandwerk üblichen Regeln bezüglich der Dachneigung einzuhalten.
Das Solrif kann bei Dachneigungen ab 22 Grad ohne Weiteres installiert werden. Bei geringeren Dachneigungen müssen allerdings einige Vorkehrungen bezüglich der Unterspann- oder Unterdeckbahn getroffen werden. „Da wir mit dem Solrif-System genau die gleichen Voraussetzungen brauchen wie bei normalen Falzziegeln, kennen die Zimmerer und Dachdecker diese Vorgaben schon und wissen in der Regel, was zu tun ist“, berichtet Hartwig aus der Praxis.
Modultausch ist einfach
Im Falle eines eventuell notwendigen Modultausches unterscheiden sich die Indachanlagen nicht von großen Anlagen auf Schrägdächern. Die größte Herausforderung ist dabei, das defekte Modul zu erreichen.
Helge Hartwig rät davon ab, einfach über die Module zu laufen. „Das hat nichts mit dem Solrif-System zu tun, sondern mit den Modulen selbst. Es kommt dabei zu einer hohen Punktbelastung, die zu Zellbruch führen kann, für den Modulhersteller ein Grund, seine Gewährleistung einzuschränken“, erklärt er.
Deshalb müssen sich die Handwerker mit Hilfsmitteln wie Dachleitern zum defekten Paneel vorarbeiten. Danach ist der Tausch einfach. Mit einem Vakuumsauger schiebt der Handwerker das Modul nach oben in die Montagebügel. Danach kann er es aus den Klemmen herausheben, in denen das Modul fixiert ist. „Das funktioniert ähnlich wie bei einem Dachziegel“, sagt Hartwig. „Es ist aber selten erforderlich“, betont er mit Blick auf die Garantiezeiten, die die Modulhersteller inzwischen für ihre Produkte geben. Auch die spannungsfreie, schwimmende Lagerung der Module erhöht deren Lebensdauer.
Als harte Bedachung zugelassen
Die Solrif-Module können so auch die Dachziegel bei einer notwendig gewordenen Dachsanierung ersetzen. Das System ist zudem als harte Bedachung zugelassen. Es erfüllt die Anforderungen der Klasse Broof T. Dabei geht es darum, dass die Module als Bauprodukt widerstandsfähig gegen Flugfeuer und strahlende Wärme sind.
Die Schweizer haben dazu Brandtests mit dem Solrif durchgeführt. Die eingesetzten Module haben dabei ein entsprechendes bauaufsichtliches Prüfzeugnis erhalten. Das System selbst muss hinsichtlich einer bauaufsichtlichen Zulassung durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) nur in sich getestet sein. „Dafür muss es die üblichen IEC-Tests und mechanischen Belastungstests bestehen. Darüber hinaus müssen nur die Verbindungselemente zugelassen sein“, erklärt Helge Hartwig. „Im Solrif verwenden wir Schrauben für die Montagebügel“, sagt er. „Das sind Spezialschrauben von Spax, die eine bauaufsichtliche deutsche und europäische Zulassung haben.“ Deren Festigkeit wurde im Holz als Basis für die statische Dimensionierung getestet.
Foto: Ernst Schweizer AG
Aleo Solar
Module für Solrif aus Prenzlau
Der Prenzlauer Modulhersteller Aleo Solar bietet monokristalline Glas-Folie-Paneele mit dem Solrif-Rahmen in zwei Größen und mit unterschiedlichen Leistungen an. So kann sich der Planer zwischen einem Modul mit 60 Zellen und einem Modul mit 48 Zellen entscheiden. Das größere Modul ist mit einer Leistung von 320 bis 330 Watt zu haben. Die kleinere Variante kommt mit einer Leistung von 250 bis 260 Watt zum Kunden.
Mit den beiden Modulgrößen können auch komplexere Dächer mit dem System eingedeckt werden. Denn so kann der Handwerker auch präziser an den Rand oder an Störflächen wie Gauben und Dachfenster heranbauen. Außerdem hat Aleo Solar Blindmodule im Angebot, die der Handwerker auf der Baustelle zuschneiden kann. So gelingen auch vollflächige Dacheindeckungen mit dem System.
Die Prenzlauer geben eine Produktgarantie und eine lineare Leistungsgarantie von jeweils 25 Jahren. Dabei werden im Garantiefall nicht nur die Module ersetzt. Aleo übernimmt auch die Kosten für den Austausch.
Sonnenstromfabrik
Doppelglasmodule für die Dachintegration
Die Sonnenstromfabrik CS Wismar hat Module mit Solrif-Rahmen in drei Größen im Portfolio. Das Modul mit 60 Zellen kommt im Standardmaß und mit einer Leistung von 305 bis 315 Watt zum Kunden. Inzwischen gibt es auch eine Variante mit neuer Zelltechnologie, die 320 bis 330 Watt leistet. Zwei kleinere Modulgrößen mit 54 und 48 Zellen wird es im Laufe dieses Jahres ebenfalls mit der neuen Technologie geben.
Bis dahin steht dem Planer ein 54-Zeller mit einer Leistung zwischen 270 und 280 Watt und ein 48-Zeller mit einer Leistung zwischen 245 und 255 Watt zur Verfügung. Die Zellen sind bei allen Varianten zwischen zwei Modulgläser mit einer Dicke von zwei Millimetern einlaminiert.
Die Sonnenstromfabrik gibt auf alle ihre Doppelglasmodule eine lineare Leistungsgarantie von 30 Jahren und eine Produktgarantie von 20 Jahren. Die Wismarer liefert auch Dummys, die der Handwerker auf der Baustelle zuschneiden kann.
Axsun
Vier Modulgrößen im Portfolio
Axsun mit Sitz im schwäbischen Laupheim hat Module mit Solrif-Rahmen gleich in vier Größen im Sortiment. Das größte der Paneele hat ein Standardformat und 60 Solarzellen und eine Leistung zwischen 320 und 330 Watt. Das Modul mit 54 Zellen leistet zwischen 285 und 295 Watt. Die nächstkleinere Variante mit 40 Zellen kommt auf eine Leistung von 210 Watt und selbst das kleine Modul mit 36 Zellen kann sich mit einer Leistung von 190 Watt durchaus sehen lassen.
Axsun erreicht die hohe Leistung durch den Einsatz von monokristallinen Perc-Zellen. Um das ästhetische Erscheinungsbild zu vervollkommnen, bekommen alle Module eine schwarze Rückseitenfolie. Die Vorderseite besteht aus einem 3,2 Millimeter dicken, gehärteten Sicherheitsglas. Auf Kundenwunsch stattet Axsun seine Module auch mit einem Leistungsoptimierer aus. Damit können auch komplexe Dächer mit den Modulen eingedeckt werden.