Der Photovoltaikmarkt wächst schnell. Allein in Europa belief sich die kumulierte installierte Solarstromleistung bis Ende 2020 auf 151,7 Gigawatt, Tendenz steigend. Bis 2024 erwartet der Verband Solar Power Europe eine installierte Leistung von 253 Gigawatt. Das Potenzial sowohl für private als auch für gewerbliche Anwendungen ist also riesig.
Aber die Anforderungen des Marktes ändern sich. Neben größeren Modulen mit höherer Leistung spielt gerade bei Eigenheimen die Ästhetik eine immer wichtigere Rolle. All dies bewirkt steigende Anforderungen für die Montagesysteme.
Ansprüche der Kunden ändern sich
Ein deutlicher Trend, vor allem im privaten Solarmarkt, sind die wachsenden ästhetischen Anforderungen der Kunden. In den Anfangsjahren der Photovoltaik trafen Hausbesitzer die Entscheidung, ihre eigene Anlage auf dem Dach zu installieren, weil sie von der nachhaltigen Energieerzeugung überzeugt waren. Daher wurde dem Aussehen der Anlage zunächst wenig Aufmerksamkeit geschenkt.
Foto: IBC Solar
Effizientere Zellen und größere Module
Dank der in den letzten Jahren gesunkenen Preise hat sich dies geändert. Heute erwarten Hausbesitzer von ihrer Photovoltaikanlage nicht nur, dass sie erneuerbare und nachhaltige Energie liefert, sondern auch, dass sie gut aussieht.
Der Markt trägt dem Rechnung: So werden die Zellen der Solarmodule in ihrem Aussehen immer homogener. Vor allem schwarze Module liegen im Privatkundenmarkt stark im Trend. Schlankes und elegantes Aussehen lässt sich jedoch nicht allein durch Form oder Farbe der Module erreichen.
Alle Systemkomponenten, auch die Montagesysteme, bilden eine Einheit und müssen perfekt zusammenpassen – nicht nur wegen der Ästhetik, sondern auch aus Gründen der Sicherheit und Effizienz.
Bei der Zelltechnologie hat sich der Markt von BSF-Zellen (Back Surface Field) zu Perc-Zellen (Passivated Emitter and Rear Contact) entwickelt. Diese haben bereits einen Marktanteil von circa 90 Prozent. Mit einem Wirkungsgrad von etwa 22 bis 24 Prozent stoßen sie an ihre technologischen Grenzen. Deshalb erscheinen neue Zelltypen wie Topcon (Tunneling Oxide Passivation Contact) auf dem Markt. Außerdem ist die Entwicklung hin zu größeren Wafern und Modulen mit höheren Leistungsklassen sowie zu bifazialen Modulen
offensichtlich.
Von M0 bis M10 – in zehn Jahren
Bis 2010 war die gängige Wafergröße M0 (156 x 156 Millimeter). Danach folgte bis 2018 eine Standardgröße von M2 (156,75 x 156,75 Millimeter). Ab 2019 war meist die Standardgröße M3 (158,75 x 158,75 Millimeter) zu sehen.
Im Jahr 2021 gewannen die Wafergrößen M6 (166 x 166 Millimeter) und M10 (182 x 182 Millimeter) immer mehr Marktanteile. Letztere sind in Deutschland aufgrund der Vorgaben bei der maximal erlaubten Modulgröße von zwei Quadratmetern auf Dachanlagen hauptsächlich für Solarparks interessant.
Montage verschiedener Modulgrößen
Größere Wafer werden mit dem Ziel entwickelt, Solarmodule mit höheren Leistungen zu produzieren, ohne neue Zelltechnologien einsetzen zu müssen. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen für die Modulmontage in Bezug auf Abmessungen, Durchbiegung (Verformung und Bruch) und die Konstruktion von Klemmen und Halterungen. Dies führt insbesondere bei Dachsystemen und bei der Verwendung aerodynamischer Systeme zu erheblichen Einschränkungen.
Dem Trend zu immer größeren Modulen folgend, können flexible Montagesysteme eine Reihe von Vorteilen bieten. Installateure können nicht nur das System, mit dem sie vertraut sind, für verschiedene Modulgrößen verwenden. Die Flexibilität erlaubt es auch, verschiedene Module innerhalb eines Systems zu verwenden.
Denn für eine homogene Optik sowie eine maximale Ausnutzung der Dachfläche werden heute auch Module unterschiedlicher Größe kombiniert.
Mehr Spielraum für Installateure
Bei der Entwicklung der neuesten Generation von Montagesystemen für Flachdächer, die für Module mit Längen von 1.500 bis 2.100 Millimeter und Breiten von 980 bis 1.150 Millimeter verwendet werden können, haben wir bei IBC Solar die jüngsten Trends berücksichtigt. Mit dem neuen IBC Aerofix G3 ist es zudem möglich, breite und schmale Bodenschienen im selben System zu kombinieren.
Foto: episode eleven production GmbH/ Daniel Hantschel
Weniger Ballast notwendig
So werden stabilere Dachflächen oder Module mit weniger Ballast wegen der geringeren Flächenpressung mit der günstigeren, schmalen Schiene, der sogenannten Eco-Schiene, belegt. Das bietet nicht nur maximale Flexibilität, sondern reduziert die Materialkosten und die Gesamtkosten des Systems erheblich. Zugleich ist das Dach sicher ausgestattet.
Gewerbekunden haben oft Flachdächer
Bei der Wahl der Montagemethode ist die Dachform der erste Faktor. Flachdächer werden vor allem für gewerbliche Anlagen mit größeren Systemen genutzt. Die Berechnung der Tragfähigkeit ist bei diesem Szenario ein besonders wichtiger Schritt. Neben dem Gewicht der Bauteile müssen eventuell auftretende Wind- oder Schneelasten berücksichtigt werden.
Ist das Flachdach zudem wärmegedämmt, wird im Vorfeld die Tragfähigkeit der Dämmung sorgfältig geprüft. Um die Last der Solaranlage besser zu verteilen, ist es sinnvoll, ein System mit breiter Auflagefläche und breiten Schienen zu verwenden, um punktuelle Belastungen zu reduzieren.
Schrägdächer bei privaten Anlagen
Zum Schutz der Dachhaut vor Beschädigungen und vor dem Eindringen von Wasser ist bei Flachdächern eine passende Bautenschutzmatte erforderlich. Besonders gut eignen sich Systeme, bei denen die Bautenschutzmatte bereits in die Schienen integriert ist. Hier sind die Matten so auf den Schienen verteilt, dass ein ungehinderter Wasserabfluss gewährleistet ist.
Schrägdächer sind vor allem bei privaten Häusern die gängigste Form. Hier steht die Ästhetik stärker im Vordergrund. Zusätzlich sind Modulfarben und eine möglichst geschlossene Modulanordnung wichtig. Im Falle von möglichen Störfaktoren auf dem Dach, wie beispielsweise Verschattungen, oder bei zu beachtenden Besonderheiten bezüglich Dachausrichtung und Dachneigung ist der Einsatz von Mikrowechselrichtern eine gute Lösung.
Diese werden individuell gesteuert, sodass bei Teilverschattung nur die betroffenen Module in der Leistung reduziert sind, nicht der komplette String. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad der Anlage nicht beeinträchtigt.
Neben der Gewichtsverteilung ist die mechanische Belastung der Module ein sicherheitsrelevanter Faktor. Dadurch können Zellen beschädigt und ihre Leistung verringert werden.
Bei Systemen mit integrierten Kippgelenken in der Montagehalterung wie dem IBC Aerofix G3 lassen sich Module mechanisch spannungsfrei montieren. Die Kippmöglichkeit und die Flexibilität von Montagesystemen der neuesten Generation bieten weitere Vorteile. Dazu gehört eine höhere Zahl unterschiedlicher Möglichkeiten der Ausrichtung und der Montage. Idealerweise lassen sich die Module nicht nur quer, sondern auch hochkant montieren. Mithilfe zusätzlicher Abstützmöglichkeiten für die Modulrahmen werden die Gefahr von Brüchen sowie der Druck der Module auf die Dachfläche verhindert.
Tools helfen bei der Planung
Die sich ändernden Modulgrößen haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Stabilität, die Sicherheit und die ästhetischen Anforderungen an heutige Photovoltaiksysteme. Jedes Dach hat seine eigenen, spezifischen Anforderungen. Planungstools wie der IBC Solar PV Manager können dabei helfen, die Solaranlage fachgerecht zu planen.
Besonders bei speziellen Anforderungen wie einer außergewöhnlichen Dachform, besonderen Ziegeln oder Metallblech ist es wichtig, dass Dachdecker und Solarinstallateure eng zusammenarbeiten. Nur so wird gewährleistet, dass die Garantie des Dachherstellers durch die Photovoltaikanlage nicht erlischt.
Um mit den neuen Anforderungen Schritt zu halten, müssen die Montagelösungen hohe Qualitäts- und Effizienzstandards erfüllen. Daher empfiehlt es sich, darauf zu achten, dass das verwendete Montagesystem wie in dem PV-Prüflabor Sunlab unter sehr strengen Bedingungen zusammen mit den Modulen getestet wurde. Es sollte über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung oder ETA (vergleichbare EU-Zertifizierung) verfügen, was sich auch in der Garantie widerspiegeln sollte.
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