Inzwischen sind allein in Deutschland fünf Millionen Photovoltaikanlagen installiert. Vor allem auf Flachdächern und im Freiland sind viele einfache Flächen bereits mit Sonnengeneratoren belegt. Doch die Gewerbebetriebe und andere Immobilienbesitzer wollen auch auf Flächen Solaranlagen installiert haben, die komplizierter zu bebauen sind.
Das macht die Auslegung der Anlagen etwas kniffliger. Denn auch auf solchen Flächen müssen die Generatoren sicher stehen. Ein paar Tricks haben die Experten von K2 Systems im gemeinsamen Webinar mit photovoltaik verraten. Anhand verschiedener Projekte haben Marc Ruffner und Lars Kreemke von K2 Systems erklärt, wie Planer und Handwerker Anlagen auch auf Flächen auslegen können, die auf den ersten Blick nicht für die Photovoltaik geeignet sind.
Keine Lastreserven vorhanden
Hier kommen immer wieder Lösungen zum Einsatz, die eigentlich für andere Anwendungen entwickelt wurden, aber auf solchen Flächen perfekt passen. So musste K2 Systems eine Sonderlösung entwickeln, um eine Solaranlage auf dem Dach des Fußballstadions Kybunpark in St. Gallen zu installieren. „Wir hatten bei diesem Dach sehr hohe Anforderungen“, erinnert sich Lars Kreemke. „Zum einen hatte die Dacheindeckung keine Lastreserven. Die Trapezblecheindeckung durfte nicht belastet werden. Dazu kommen noch die hohen Schnee- und Windlasten. Diese liegen bei 2,8 Kilonewton pro Quadratmeter Bodenschneelast. Das ist beachtlich.“
Große Spannweiten überbrücken
Entsprechend musste die Anlage am Tragwerk des Daches befestigt werden. Die Handwerker nutzten dazu den Splice Foot. Er wurde eigentlich für die Anbindung von Flachdachanlagen mit der Singlerail auf Bitumendächern entwickelt. In diesem Fall haben die Handwerker den Splice Foot für die Anbindung der Anlage an die Stahlträgerkonstruktion des Stadiondaches genutzt. „Wir haben die Unterseite der Splice Foots mit einer Dichtmasse versehen und diese auf den Hochsicken des Trapezbleches mit langen Schrauben in die Pfetten der Dachkonstruktion geschraubt“, beschreibt Lars Kreemke das Vorgehen.
Zusätzlich haben die Monteure neben den Splice Foots jeweils in den Tiefsicken das Trapezblech verstärkt. Die Schrauben nehmen die Schubkräfte auf, die durch die Solaranlage auf die Hochsicken drücken, und sorgen dafür, dass der Anpressdruck jederzeit gewährleistet bleibt. Danach haben die Handwerker parallel über den Pfetten Singlerail-50-Schienen gespannt und quer mit Solid-XL-Schienen verbunden, an denen die Module befestigt wurden. Diese massiven Schienen mussten die Handwerker nehmen, da sie eine große Spannweite von 3,80 Metern überbrücken mussten – ohne weitere Stütze.
Zusätzlich war die Logistik bei diesem Projekt eine Herausforderung, weil das Dach nur schwer zugänglich war. „Bei der Größe war es deshalb sinnvoll, die Komponenten mit einem Helikopter auf dem Dach zu verteilen“, erklärt Lars Kreemke. „So bekommt man in kurzen Hubzeiten sehr viel Material an Ort und Stelle.“
Zudem konnten sich die Handwerker nur eingeschränkt mit großen Lasten auf dem Dach bewegen. Mit dem Helikopter wurden die Komponenten aber gleich dorthin verteilt, wo sie benötigt wurden. „Dies erfordert aber ein hohes Maß an Vorbereitung der Logistik“, sagt Lars Kreemke. „Denn auch das Gewicht der einzelnen Hebestücke musste an die begrenzte Maximallast angepasst werden, die der Helikopter heben kann.“
Windschutz aus Solarmodulen
Auch für die vertikale Montage von Modulen kann K2 Systems bestehende Systeme nutzen und anpassen. So hatten die Experten den Auftrag, einen Windschutz aus Solarmodulen für eine Außentreppe aus Stahl an einem Gewerbegebäude zu errichten. „Die Herausforderung war, dass wir hier keine normale Fassade hatten, sondern die Anlage an eine Stahlfassade anbinden mussten“, erinnert sich Marc Ruffner. „Das heißt, wir konnten nicht, wie bei unserm System üblich, in der Betonwand verankern. Vielmehr mussten wir die Anlage an den Vierkant-Stahlrohren des Treppenaufgangs anbringen.“
Das Problem haben die Planer von K2 Systems mit L-Winkelprofilen gelöst. Diese wurden mit einem Schenkel oben auf die Stahlrohre des Aufgangs geschraubt. An den anderen Schenkel des Winkels haben die Handwerker vertikal Solidrail-Alpin-Schienen geschraubt. Diese wurden ursprünglich für Schrägdächer mit Ziegel- oder Blecheindeckungen für Regionen mit hohen Schnee- und Windlasten entwickelt.
Geschlossene Solarfassade
Mit der 60 Millimeter hohen Schiene konnten die Handwerker gut die große Spannweite von 2,60 Metern zwischen den einzelnen horizontalen Vierkant-Stahlrohren der Treppenkonstruktion überbrücken. „Da sie mit Hammerkopfschrauben befestigt werden, die in vertikaler Richtung nicht so viele Kräfte aufnehmen können, haben wir noch Abrutschsicherungen in den Schienen angebracht“, erklärt Marc Ruffner. „An diesen Solidrails haben wir dann die Insertion Rail befestigt.“ Diese Einlegeschiene wird derzeit für die gängigen Fassadensysteme von K2 Systems verwendet. Sie kann auch auf dem Schrägdach verbaut werden. Hier wurden die Module zum Schluss einfach eingelegt und fixiert. „Damit konnten wir – abgesehen von den thermischen Trennungen – eine geschlossene Modulfläche errichten“, sagt Marc Ruffner. Diese umschließt komplett das Logo des Unternehmens, dem das Gebäude gehört und das ebenfalls am Treppenaufgang angebracht ist.
Auf den Betonstein geschraubt
Im Anschluss haben die Referenten noch eine Lösung für spezielle Gründächer vorgestellt. Hier geht es vor allem um Nachrüstungen, die auch für bestehende Kiesdächer und schmalere Budgets geeignet sind. Grundlage dafür ist das Dome 6 von K2 Systems.
Dies ist das gängige Flachdachsystem des Anbieters. Allerdings besteht vor allem beim Gründach die Herausforderung, dass der Abstand zwischen der Traufkante der aufgeständerten Module und der Dachbegrünung höher sein muss als bei einem Flachdach ohne Grün.
Dazu werden die Bodenschienen des Dome 6 einfach auf Betonsteine geschraubt. „Dadurch gewinnen wir mehr Höhe und sparen gleichzeitig zusätzlichen Ballast. Denn die Betonsteine können in die Berechnung der Ballastierung einbezogen werden“, erklärt Lars Kreemke. „Das ist eine kosteneffiziente Lösung, die vor allem für Gründächer mit sehr niedrigem Bewuchs geeignet ist.“
Bodenplatten für Kiesdächer
Für Kiesdächer gibt es noch die Möglichkeit, das Dome 6 an sogenannte Bodenfundamentationsplatten anzuschrauben. Das sind PE-Platten mit einem Trapezprofil. Dazu gräbt der Handwerker den Kies an den Stellen zur Seite, wo diese Bodenplatten stehen sollen. Danach befestigt er daran die Bodenschienen der Unterkonstruktion. Zum Schluss schüttet er den Kies, den er vorher zur Seite gegraben hat, auf die Bodenplatten. Damit hält der Kies die Anlage auf dem Dach – in der Regel ohne zusätzliche Ballastierung. Die Bodenplatten können auch als Ballastträger fungieren. Damit kann diese Lösung auch auf bestehenden Gründächern verwendet werden.
Beim Bau von Gründächern rät Lars Kreemke zudem, die Module in Y-Anordnung zu bauen. Das heißt, die Modulreihen stoßen an den Traufseiten zusammen. Der jeweilige Wartungsgang verläuft an den Firstseiten der Modulreihen. Das hat gleich zwei Vorteile: Die Anordnung erleichtert die Pflege des Gründachs, weil die Bereiche unter den Modulen besser erreichbar sind. Zudem hat die Anordnung den Effekt, dass mehr Sonnenlicht unter die Module kommt. Bei bifazialen Modulen steigt der Solarertrag.
In K2 Base planbar
Sowohl die PE-Bodenplatten als auch die Variante mit der Befestigung auf Betonsteinen sind in der Planungssoftware K2 Base planbar. Dazu muss der Planer im Tool einfach in einem Dropdown-Menü die Auswahl auf PE-Platten stellen. „Solange die Ballastierung des geplanten Projekts grün dargestellt ist, reicht der vorhandene Kies als Auflast vollkommen aus. Das ist fast immer der Fall“, weiß Lars Kreemke.
Im gleichen Dropdown-Menü hat der Planer auch die Möglichkeit, auf die Betonsteine umzustellen. „Dann ist es wichtig, die Geometrie der Steine und das Gewicht richtig einzugeben“, betont Kreemke. Entscheidend ist hier, die genaue Höhe der Steine in Millimetern anzugeben. Denn die Höhe hat – anders als die Seitenmaße – einen Einfluss auf die notwendige Ballastierung. „Je höher das System steht, desto mehr Ballast ist notwendig“, erklärt der Experte. Das Gewicht des Steins wiederum wird in der Berechnung der Ballastierung berücksichtigt und senkt dann den zusätzlichen Ballast, der auf die Anlage gelegt werden muss.
Blöcke clever verteilen
Im Webinar gaben die Experten einen tiefen Einblick in die Planung mit K2 Base. Sie verrieten Kniffe, wie Planer Anlagen auf Dächern mit vielen Aufbauten und Störflächen errichten können. Außerdem erklärten sie, auf welche Weise die notwendige Ballastierung verringert wird.
Dazu sollten Planer unter anderem die thermischen Trennungen der verschiedenen Anlagenblöcke clever verteilen. „Je größer und homogener die Blöcke sind, desto weniger Auflast brauche ich“, erklärte Lars Kreemke das Prinzip. „Auch Einzelreihen brauchen mehr Ballast. Wenn diese im System eingeplant werden müssen, kann man die thermische Trennung so versetzen, dass diese Einzelreihen nicht am Rand, sondern in der Mitte eingeplant werden. Das verringert den notwendigen Ballast.“
Zum Schluss haben Ruffner und Kreemke noch Tricks bei der Planung und Installation von Freilandsystemen mit dem neuen System N Rack verraten. Mehr erfahren Sie in der kostenlosen Aufzeichnung des Webinars:
