Text: Stefan Knapp
Große, zusammenhängende Dachflächen von Industrie- und Gewerbebauten oder Wohnanlagen bieten meist lohnende Bedingungen für die In-stallation von Photovoltaik-Anlagen. Zugleich ist ein Flachdach aber auch der am stärksten beanspruchte Teil des Gebäudes und extremen Belastungen ausgesetzt. Das Zusammenspiel von Dachaufbau und Anlage ist hier essenziell. Im Neubau sollte ein hochwertiger Systemaufbau gewählt werden. Im Bestand ist vor der Anlageninstallation der Zustand des Dachaufbaus, gegebenenfalls durch eine Probeöffnung, zu prüfen und falls notwendig, die Abdichtung und Dämmung zu ersetzen oder zu überarbeiten. In der Regel werden Photovoltaik-Anlagen auf eine Laufzeit von 20 bis 30 Jahren ausgelegt. Daher ist zu berücksichtigen, dass die Materialien und der gesamte Dach-aufbau so weit intakt sind, dass sie noch mindestens 20 Jahre schadensfrei überdauern und dabei voll funktionsfähig bleiben.
Ist beispielsweise die Dämmung feucht und deren Druckfestigkeit nicht mehr gegeben, besteht Handlungsbedarf. Mit der Photovoltaik-Anlage wird zusätzliches Gewicht aufgebracht. Deshalb müssen in diesem Fall die Dämmung und die Abdichtung erneuert werden. In diesem Zusammenhang ist auch das energetische Konzept zu betrachten, denn es macht wenig Sinn, auf dem Dach Energie zu produzieren, während sie darunter aufgrund einer feuchten Dämmung oder zu geringer Dämmstoffdicke verloren geht. Weiterhin ist zu prüfen, ob das Dachtragwerk die zusätzlichen Lasten aufnehmen kann. Photovoltaik-Anlagen sind sehr unterschiedlich im Gewicht: Eine leichte aufgeschweißte Anlage wiegt knapp 13 Kilogramm pro Quadratmeter. Anlagen mit Auflast wiegen oft ein Vielfaches. Die Unterkonstruktion muss so ausgelegt sein, dass die Anlage lagesicher installiert wird und die Lasten sicher in die Tragkonstruktion des Gebäudes eingeleitet werden können. Wichtig ist hier eine Windsogberechnung nach DIN EN 1991-1-4. Generell sind Punkt- und Linienlasten zu vermeiden, wie sie durch lange, punktuell belastete Schienensysteme entstehen. Es besteht die Gefahr, dass der Dachaufbau an diesen Auflagerpunkten einsinkt und sich dort Wasser und Schmutz ansammeln, die zu Schäden an der Abdichtung führen können. Außerdem muss bei der Planung der Anlage die mechanische Beanspruchung während der Montage berücksichtigt werden.
Einflüsse auf die Wirtschaftlichkeit
Mit dem Antrag der Netzverträglichkeitsprüfung beim Energieversorger wird die Einspeiseleistung festgelegt, woraus sich die Anlagengröße ergibt. Aufschluss über die Rentabilität für den jeweiligen Standort liefern die Einstrahlungsdaten. Daneben beeinflusst die Verschattung die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Schatten auf Solarmodulen können dabei nicht nur durch auf dem Dach befindliche Teile wie Lichtkuppeln oder Attiken entstehen, sondern auch durch umliegende Gebäude oder zum Beispiel durch Funkmasten. Ihre Schlagschatten lassen sich nach folgender Faustformel abschätzen: Die Höhe des Schattenverursachers mal drei in Südrichtung gelegt ist der zu den Modulen einzuhaltende Abstand. Nach Aufnahme der jeweiligen Dachdaten wird der Belegungsplan erstellt. Dabei sind Wartungswege zu berücksichtigen. Es ist außerdem darauf zu achten, dass weder der Wasserabfluss behindert wird noch Gullys überbaut werden. Auch die Rauch- und Wärmeabzugsanlagen dürfen nicht beeinträchtigt werden.
Bei der Erstellung der Belegungspläne sollte der Wechselrichter von Anfang an mit berücksichtigt werden. Ideal ist ein Installationsort in einem kühlen Raum mit möglichst gleichbleibender Temperatur im Inneren des Gebäudes. Empfohlen wird außerdem die Verwendung witterungsbeständiger Solarkabel. Ihre Verlegung im Kabelkanal schützt darüber hinaus zum Beispiel vor Beschädigungen durch Tierfraß oder Wartungsarbeiten.
Lösungen zur Befestigung
Der letzte Planungsschritt ist die Wahl des richtigen Befestigungssystems. Es gibt Photovoltaik-Anlagen, deren Trägersysteme durch Lasten beschwert werden. Das hat den Vorteil, dass bei der Installation keine zusätzliche Durchdringung der Dachabdichtung erforderlich ist. Wegen des entsprechend hohen Gewichts sind jedoch die Statik und die Druckfestigkeit des Dachaufbaus zu prüfen. Bei der Montage ist darauf zu achten, dass die Verlegung und Aufbringung des Gewichtes auf dem Dach immer an den im Plan gekennzeichneten Punkten erfolgt. Die neueste Photovoltaik-Anlagen-Generation ist leicht und wird vom Dachdecker ganz einfach auf der Dachhaut verschweißt – ohne Auflast oder Durchdringungen. Mit wenigen Arbeitsgängen wird die Anlage sicher installiert: Die Fixierfüße zur Aufnahme der Unterkonstruktion werden mit einer Manschette auf der Bitumen- oder Kunststoff-Abdichtung verschweißt, die Unterkonstruktion mit integrierten Lauf- und Wartungswegen sowie einem Kabelkanal wird eingerastet, das Modul eingeklickt und verkabelt.
Doch es gibt nicht nur neuartige Befestigungssysteme, sondern auch bei den Modulen gibt es große Unterschiede. Intelligente Stromgewinnung ermöglicht die Produktion auch auf teilverschatteten Dächern, weil jedes Modul einen eigenen integrierten Leistungsoptimierer besitzt und unabhängig von den anderen den höchstmöglichen Ertrag produziert. Damit können Mehrerträge von bis zu 25 Prozent realisiert werden.
Verarbeitungsfreundliche Produkte und Zubehöre sparen Zeit und ihre einfache Handhabung hilft, Fehler zu vermeiden. Für den Solarteur steht die Anlage im Vordergrund, weniger der Zustand des Daches. Es macht aber keinen Sinn, wenn eine Photovoltaik-Anlage auf einem Dach mit einer alten, einfachen PVC-Bahn installiert wird oder auf einem neuen Dachaufbau, der durch die Montage perforiert und nicht wieder fachgerecht abgedichtet wird. Folgeschäden sind hier vorprogrammiert und können sehr teuer werden. Fehler dieser Art werden bei einer Installation durch einen Dachdecker nicht passieren.
Stefan Knapp leitet den Bereich PV-Systeme bei der Paul Bauder GmbH & Co. KG in Stuttgart.
