Solaranlage Aufbau, Komponenten und Montage
Aufbau einer Photovoltaikanlage einfach erklärt
Zu den Bauteilen einer Solaranlage gehören weit mehr als nur die dunkelblau bis schwarzen Solarmodule, die auf Ihrem Hausdach montiert werden. Damit Sonnenenergie in für Sie nutzbaren Strom umgewandelt werden kann, werden vier Hauptelemente benötigt:
- die Solarmodule oder Solardachziegel
- ein Wechselrichter
- ein Montagesystem und
- gegebenenfalls ein Stromspeicher
Für den Solaranlagen-Aufbau und die Installation sind außerdem noch diverse Verkabelungen und ein Generatorenanschlusskasten nötig, der mehrere Solarmodule bündelt. Mit diesen Komponenten wird die zentrale Funktion einer Solaranlage erfüllt: Es wird Solarstrom produziert, der Gleichstrom wird in für Haushaltsgeräte nutzbaren Wechselstrom umgewandelt. Um ihn ins Netz einzuspeisen, werden noch ein Strom- und Einspeisezähler verbaut.
Obwohl alle Komponenten in verschiedenen Ausführungen einzeln erhältlich sind, ist es nicht sinnvoll, die Bauteile einer Solaranlage einzeln zu erwerben. Denn um den bestmöglichen Ertrag zu erwirtschaften, müssen alle Elemente aufeinander abgestimmt werden. Deshalb stellen Fachfirmen beim Aufbau einer Solaranlage die Komponenten in der Regel nicht einzeln bereit, sondern verkaufen eine Photovoltaik-Komplettanlage.
Die wichtigsten Komponenten einer PV-Anlage
Damit Sie bei Ihrer Solaranlage den Aufbau nachverfolgen können, müssen Sie die Funktionsweise der wichtigsten Komponenten wie Solarmodule, Wechselrichter und Speicher kennen, die im Folgenden erklärt werden. Weiter unten finden Sie außerdem eine ausführlichere Beschreibung der Montagesysteme und Unterkonstruktion.
Solarmodule und Solarzellen
Solarmodule werden auch PV-Panels genannt. Sie bestehen aus Solarzellen, die in einer Reihe geschaltet sind und Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Es gibt verschiedene Arten von Solarmodulen und Solarzellen, die besondere Merkmale und Wirkungsgrade hervorbringen.
Wechselrichter
Solarzellen erzeugen Gleichstrom. Gleichstrom ist jedoch für unsere elektrischen Geräte nicht nutzbar. Ein Wechselrichter hat daher die Aufgabe, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, damit wir Solarstrom im Haushalt nutzen oder ihn ins öffentliche Netz einspeisen können.
Solarkabel
Solarkabel sind in der Regel beständig gegen UV-Strahlung, Hitze und Witterungseinflüsse. Für den Gleichstrom gibt es sogenannte DC-Kabel, die zwischen Solarmodulen und Wechselrichter verlaufen. Für den Transport des Wechselstroms vom Wechselrichter ins Stromnetz werden dagegen AC-Kabel verbaut.
Solarspeicher und -akkus
Ein Solarspeicher ist wie eine Batterie für Sonnenenergie. Er speichert den überschüssigen Strom, den die Module produzieren, der aber nicht sofort verwendet wird. So lässt sich Solarstrom z. B. auch nutzen, wenn die Sonne nicht scheint oder mehr Strom benötigt als momentan erzeugt wird.
Arten der Montage einer PV-Anlage
Eine Solaranlage lässt sich auf dem Hausdach genauso wie auf der Garage, dem Carport, an Anbauten wie Wintergärten und teilweise an Fassaden installieren. Je nach Dachart und Standort kommen unterschiedliche Montagearten zum Einsatz. Mit dem Montagesystem können die Solarmodule optimal ausgerichtet und an die Umgebung angepasst werden, um den Ertrag der PV-Anlage zu maximieren.
Dennoch ist die Installation einer Solaranlage auf dem Dach in den meisten Fällen die ertragreichste Lösung und sollte daher als erstes in Betracht gezogen werden. Für die beliebten Schrägdächer sind die Aufdach- oder Indachmontage sowie Solarziegel am besten geeignet. Im Folgenden werden darüber hinaus noch die Flachdach- und Blechdachmontage sowie die Solarfassade erläutert.
Aufdach-Montage
Die Aufdach-Montage ist beim Schrägdach am gängigsten. Dabei bleibt das Dach selbst unverändert, die Solarmodule werden einfach nachträglich installiert. Drei Komponenten sind beim Aufdach wichtig: die Dachbefestigung (in der Regel Dachhaken), die Trägerkonstruktion (in Form von Schienen) und die Modulbefestigung. Die Dachhaken werden am Dachstuhl befestigt, wobei die Dachbedeckung vorübergehend entfernt wird. Danach wird eine Trägerkonstruktion aus Metall angebracht, die die Solarmodule hält und sich etwas in der Neigung anpassen lässt. Sind alle Module verlegt, verbinden Klemmen die Module miteinander.
Indach-Montage
Bei der Indach-Montage wird die Solaranlage nicht auf das Dach, sondern anstelle der Dachziegel verbaut. Die Neigung der Solarmodule entspricht bei der Indach-Photovoltaikanlage der Form des Daches. Die Paneele werden auf einer Befestigungsschiene montiert, deren Neigung jedoch nicht angepasst werden kann. Unter den Solarmodulen wird das Indach durch Abdeckplatten oder Folien zusätzlich abgedichtet. Die Indach-Montage wird häufig wegen der Optik gewählt, da eine ebene Dachoberfläche trotz Solarmodulen möglich ist. Jedoch ist die Montageart teurer und eignet sich vor allem dann, wenn Sie die PV-Anlage beim Bauen oder Sanieren mitplanen.
Solardachziegel
Mit einem Solardach sorgen Sie für eine maximale Integration Ihrer Photovoltaikanlage in die Dachoberfläche. Einheitliche Dachziegel mit integrierter Photovoltaikfunktion bedecken dabei das komplette Dach. Je nach Hersteller werden die Solarmodule auf den vorhandenen Dachziegeln aufgeklebt oder die Paneele sind bereits von Werk aus mit diesen verbunden. Solardachziegel sind optisch für viele Eigentümer:innen besonders ansprechend, jedoch auch die teuerste Form der Montage, weil sie zeitaufwendig ist und es nicht viele Hersteller und Anbieter gibt.
Photovoltaik auf dem Flachdach montieren
Flachdächer eignen sich sehr gut für die Installation einer Solaranlage. Die Solarmodule werden nämlich aufgeständert montiert, wodurch sie optimal nach Süden ausgerichtet werden können und Verschattungen vermieden werden. Die Voraussetzung ist eine ausreichende Statik des Daches, da das Trägerwerk mit einer Beschwerung gegen Windlast ausgestattet wird. Entweder wird ein Metallgestell fest auf dem Flachdach montiert oder das Befestigungssystem wird mit Gewichten beschwert, ohne die Dachhaut zu beschädigen. Die PV-Installation auf Flachdächern ist einfacher, aufgrund des zusätzlichen Materials aber auch teurer als andere Lösungen.
Montage als Solarfassade
Eine weitere Möglichkeit ist die Montage als Solarfassade. Bei dieser Methode sollten Sie vorab besonders auf mögliche Verschattungen achten. Es gibt zwei Arten der Fassadenmontage:
Bei einer Kaltfassade werden die Solarmodule vor die Fassade auf spezielle Schienen montiert – ähnlich wie bei der Aufdach-Montage. Dabei sollte auf eine ausreichende Hinterlüftung der PV-Module geachtet werden.
Die Warmfassade wird auch als gebäudeintegrierter Photovoltaik (GIPV) bezeichnet. Ähnlich wie bei der Indachmontage wird die Solaranlage vollständig in das Gebäude integriert, wobei die Module zugleich als Wärmedämmung und Fassadenschutz dienen.
Photovoltaik-Montage auf dem Blechdach
Bei der Montage von Photovoltaik auf einem Blechdach wird in der Regel das Dachblech mit langen Stockschrauben durchbohrt und am Dachsparren verschraubt. Anschließend werden, ähnlich wie bei der Aufdach-Montage, Schienen montiert und die Module mit Klemmen daran befestigt. Da ein Dachblech keine Ziegel hat, sondern aus Falzblech, Trapezblech oder Wellblech besteht, muss bei der Montage an die thermische Ausdehnung des Materials gedacht werden.
Die Installationskosten sind häufig Teil des Angebots und machen dann circa 10 bis 20 Prozent der Kosten für die Solaranlage aus. Einige Firmen berechnen die Kosten für die PV-Montage pro Leistung, andere Firmen geben eine Pauschale an. Dazu können weitere Kosten für den Stromanschluss kommen.
Bestandteile von Montagesystemen für Photovoltaik
Je nach gewählter Montage Ihrer PV-Anlage kommen unterschiedliche Bestandteile zum Einsatz. Das Trägersystem, auf dem die Solarmodule installiert werden, wird dabei als Unterkonstruktion bezeichnet. Die Unterkonstruktion ist also das Gerüst, auf dem die anderen Komponenten einer PV-Anlage montiert werden.
Dachhaken
Ein Dachhaken ist eine wichtige Komponente bei der Installation von Solaranlagen auf Schrägdächern. Die oft u-förmigen Haken verbinden die Dachhaut mit den Montageschienen. Pro Modul sind drei bis vier Dachhaken nötig, die sich je nach Ziegelart unterscheiden können.
Montageschienen
Montageschienen bilden die Auflagefläche für Solarmodule. Sie bestehen in der Regel aus Aluminium und werden mit den Dachhaken oder direkt mit den Dachsparren verschraubt. Mithilfe von Klemmen halten sie die Module in Position und sorgen für eine gleichmäßige Wind- und Schneelast auf dem Trägersystem.
Modulklemmen
Modulklemmen dienen dazu, die Solarmodule sicher auf den Montageschienen zu befestigen. Sogenannte Mittelklemmen werden in die Fugen zwischen zwei Modulen montiert und halten wie zwei Arme die Module rechts und links fest. Endklemmen kommen dagegen beim äußersten Modul am Dachrand zum Einsatz.
Welche Montageart und Unterkonstruktion die beste ist, ist von den individuellen Gegebenheiten vor Ort abhängig. Die Montageart kann dabei ungünstige Voraussetzungen, wie z. B. einen besonders windigen oder verschatteten Standort, ausgleichen.
Voraussetzungen für eine erfolgreiche Photovoltaik-Montage
Damit sich Photovoltaik für Sie lohnt, sollten Sie einige Voraussetzungen für die Solaranlage beachten. Stellen Sie sicher, dass der Installationsort möglichst frei von Verschattungen durch Bäume, Nachbargebäude oder einen Schornstein ist.
Überprüfen Sie zudem die Dachbeschaffenheit und lokalen Witterungsverhältnisse, bevor Sie mit der Photovoltaik-Montage beginnen. Eine gute Stabilität sowie ein unversehrtes Dach sind wichtig beim Schutz vor Wind, Blitzen und Schneelasten.
Schließlich ist die optimale Dachausrichtung und -neigung für eine Solaranlage wichtig. Dabei erzielt eine Südausrichtung mit einem Winkel von 30 Grad den besten Stromertrag, wie die folgende Tabelle zeigt:
Nach der PV-Montage erhalten Sie einen Anlagenpass. Dieser hält fest, welche Informationen und Dokumente nach der Übergabe vorliegen und welche Richtlinien bei der Installation beachtet wurden. Enthalten ist außerdem ein Muster für das Abnahmeprotokoll, das eine fehlerfreie Funktion der Anlage bei der Übergabe dokumentiert. Der Pass ersetzt zwar keine Garantie, wird aber bei vielen Versicherern positiv bedacht, da er ein Qualitätsmerkmal für den Betrieb der PV-Anlage darstellt.
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Das Herzstück einer Solaranlage sind die Solarmodule, die auf einem Montagesystem angebracht sind. Über Solarkabel sind die Module mit einem Wechselrichter verbunden, der den produzierten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Der Einspeisezähler misst, wie viel Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird. In einem Solarspeicher können Sie Ihren überschüssigen Solarstrom aber auch für später speichern.
Die wichtigsten Komponenten einer PV-Anlage sind die Solarmodule bzw. Solardachziegel, der Wechselrichter, das Montagesystem und optional ein Speicher. Hinzukommen noch die Solarkabel, ein Strom- und Einspeisezähler und ein Generatorenanschlusskasten, damit eine Solaranlage funktionieren und ans öffentliche Netz angeschlossen werden kann.
Eine Solaranlage besteht typischerweise aus mehreren Hauptkomponenten, darunter Solarmodule, Montagesysteme, für die Montageschienen, Modulklemmen und Dachhaken benötigt werden, einem Wechselrichter, Verkabelungen, Strom- und Einspeisezähler und ggf. einem Batteriespeicher.
Es gibt verschiedene Montagearten, wie zum Beispiel die Aufdach-, Indach- oder Fassaden-Montage. Bei der gängigsten Montageart werden Dachhaken am Dach befestigt, auf die Montageschienen gelegt werden, an die mit Modulklemmen die Solarmodule montiert werden.
