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Sanieren mit Energiegewinn
Aufgeständerte Solarmodule sind selten schön und auch nicht immer sinnvoll. Wir beschreiben, wie Sie Dächer mit Fotovoltaik aufwerten, ohne die Statik und Optik des Gebäudes zu beeinträchtigen.
Dachintegrierte Solartechnik heißt das Zauberwort, mit dem sich gerade in der Klempnertechnik und idealerweise beim Bauen im Bestand technisch einwandfreie optisch ansprechende Solarstromerzeugung realisieren lässt. Für diesen Anwendungszweck werden bei Metalldächern und Metallfassaden meistens sogenannte Dünnschichtmodule eingesetzt, die beispielsweise von der Firma Unisolar hergestellt werden. Sie sind flexibel und lassen sich auch bei rund geformten Dachgeometrien verwenden. Die von Unisolar entwickelte Triple-Junction-Technologie mit amorphem Silizium erzeugt einen höheren Energieertrag als kristalline Siliziumzellen, insbesondere in der Anwendung auf Dächern mit geringer Neigung. Die Dünnschicht-Solarzellen bündeln das Sonnenlicht je nach Wellenlänge in drei verschiedenen Halbleiterschichten, wobei mehr Licht des blauen Spektrums absorbiert werden kann. Blaues Licht herrscht am Morgen und späten Nachmittag sowie unter diffusen Lichtbedingungen vor, zum Beispiel bei bewölktem oder bedecktem Himmel.
Jede Zelle innerhalb des PV-Moduls ist elektrisch mit einer Bypass-Diode verbunden. Aus diesem Grund ist die Leistung bei Teilverschattung deutlich höher als bei herkömmlichen Modulen. Während eine verschattete Zelle aus kristallinem Silizium die Funktionalität des gesamten Moduls beeinträchtigt, ist bei Dünnschicht-Modulen mit Bypass-Dioden nur die einzelne verschattete Zelle betroffen. Die anderen Zellen des Dünnschicht-Moduls arbeiten normal weiter. Dünnschichtmodule aus amorphem Silizium haben einen geringeren Temperaturkoeffizienten als Module aus kristallinem Silizium. Deshalb sind sie bei steigenden Modultemperaturen weniger von Effizienzrückgang betroffen und erzielen im Sommer eine höhere Leistung ohne zusätzliche Ventilation. Auch diese Eigenschaft macht Dünnschichtmodule so interessant für den Einsatz bei Metalldächern.
Kraftwerk Klempnerwerkstatt
Dies erkannte auch der Klempner-Fachbetrieb Hölscher aus dem westfälischen Coesfeld. Klempnermeister Christoph Hölscher, Inhaber des Klempnerbetriebes und Mitglied der Fachgruppe Klempnertechnik in NRW, beschäftigt sich als SHK-Betrieb erfolgreich mit der Kombination Metalldach, Metallfassade und haustechnischen Anlagen. Somit zählt die Sonnenenergie, aber auch die Regenwassernutzung zu seinem Tagesgeschäft. Als Pilotanlage installierte er auf dem farbbeschichteten Aluminiumdach seiner eigenen Klempnerwerkstatt nachträglich ein Solarsystem, bestehend aus Dünnschichtmodulen. "Auf unserer Klempner-Fachgruppentagung stellte uns Dr. Konrad Hanf vom technischen Innendienst der Firma Prefa GmbH die Dünnschichttechnologie vor. Dort fand ich mit der nachträglich installierbaren, sturmsicheren und optisch integrierbaren Lösung das ideale System für mein Bestandsdach. Mit dem Angebot erhielt ich gleich eine standortbezogene Ertragsberechnung. Die präzise Anlagendimensionierung erfolgte anschließend vom technischen Innendienst des Herstellers", so Hölscher.
Die Metalldeckung der Klempnerwerkstatt und des Wohnhauses aus den Jahren 2000 und 2001 besteht aus enzianblau farbbeschichteten Aluminiumprofilen in Doppelstehfalzdeckung, die auf einer Holzschalung befestigt sind. Für die Erzeugung von Solarstrom kamen Fotovoltaikbahnen zum Einsatz, die auf die vorhandenen Doppelstehfalzscharen geklebt beziehungsweise laminiert wurden. Die Dünnschichtmodule besitzen eine Dicke von 2,5 Millimetern und erscheinen durch das vollflächige Verkleben wie eine zweite Haut. Dank der geringen Höhe bieten die Bahnen keine Angriffsfläche für Sturmböen.
Sturmsicher kleben
Der Spezialkleber hält einer Dauerlast von mehr als 1.000 Kilogramm pro Quadratmeter stand. Selbst Hagel oder Eisregen können den Bahnen nichts anhaben, zudem sind sie begehbar. Sie sind in eine dauerelastische, UV-beständige Polymerschicht eingebettet, deren wasserabweisende Oberfläche selbstreinigende Eigenschaften besitzt. Für die Montage der insgesamt 64 Module wurde ein Verlegeplan erstellt, auf dem die Anordnung der einzelnen Strangverbindungen und Module dargestellt ist. Die reine Verlegung der Anlage, mit dem Verkleben der Module, dauerte nur zwei Tage. "Bei unserer Pilotanlage wurden wir von den Prefa-Mitarbeitern Peter Koch und Lehrverleger Benjamin Wilde tatkräftig unterstützt. Wie bei allen Klebungen mussten wir besonders auf die einwandfreie Vorbereitung des Untergrundes achten und die Scharen sorgfältig reinigen. Der Ertrag ist für die Neigung mit 5,2 Grad bei Nord-Ausrichtung sehr gut. Bei dem Sonnenverlauf im Frühjahr/Sommer produziert die Anlage auch in den Abendstunden noch elektrische Energie länger und mehr als die nach Süden ausgerichteten Anlagen. Dies gleicht die eigentlich ungünstige Ausrichtung zu einem Teil wieder aus. Hervorheben möchte ich die gute Optik. Durch die direkte Verklebung wird der Charakter der Stehfalzdeckung und die Architektur meines Gebäudes nicht beeinträchtigt", freut sich Christoph Hölscher. Neben der gründlichen Reinigung musste auch auf richtige Verarbeitungstemperatur geachtet werden. So darf die Metalloberfläche nur Temperaturen zwischen 10 und
40 Grad Celsius aufweisen.
Die Solaranlage wurde als Komplettset mit allen Zubehörkomponenten geliefert, wie Solarmodule, Wechselrichter, Generatoranschlusskasten, Solarkabel Strangpakete und den Kabelkanälen in Farbe der Dachdeckung.
Den ausführlichen Artikel lesen Sie in klempner magazin Ausgabe 4|2010.
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