Höchstleistung auf dem Dach

Photovoltaik fürs SHK-Handwerk

Was früher eher als Ausnahme galt, ist vielerorts bereits zu einer Selbstverständlichkeit geworden: Die Gewinnung von Strom aus Sonnenlicht mittels Photovoltaik (PV). Staatliche und regionale Förderprogramme haben dazu beigetragen und bundesweit eine erfreulich hohe Nachfrage ausgelöst. So sind im letzten Jahr Anlagen mit einer Gesamtleistung von rund 65 MW (Megawatt) installiert worden. Im Jahr 2000 waren es dagegen "nur" 40 MW (= 40.000 kW). Dem Sanitärinstallateur, Heizungsbauer und Klempner eröffnen sich damit neue Türen - schließlich versteht er sich als Fachmann für allgemeine Energietechnik. Und wie unproblematisch Photovoltaikmodule auf das Dach montiert werden, zeigt der folgende Bericht.

Herstellung

Das Material, worauf es bei der Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht ankommt, wird aus herkömmlichem Sand gewonnen: Silizium. Für die am weitesten verbreiteten so genannten mono- und polykristallinen Zellen wird hoch reines Material benötigt, das aus einer Siliziumschmelze hergestellt wird. Die auf diese Weise produzierten Zellen weisen zwar einen recht hohen Wirkungsgrad auf (ca. 14-18%), sind aber auch in der Herstellung gegenüber anderen Varianten am teuersten. Die monokristallinen Zellen sind an der einheitlichen dunkelblauen Färbung zu erkennen, während die polykristallinen bläulich schimmern. Daneben gibt es weitere Zellarten, die aber hier nicht weiter behandelt werden, weil sie für den SHK-Fachmann nur eine untergeordnete Rolle spielen.

Wirkungsweise

Als kleinste, aber wohl wichtigste Einheit einer Photovoltaikanlage gilt die Solarzelle. Sie ist mit einer ganzen Reihe von weiteren Solarzellen zu einem Modul zusammen geschaltet. Mehrere einzelne Module, die der Monteur mit Kabeln miteinander verbindet, bilden ein Feld.

Auftreffendes Sonnenlicht bewirkt in jeder einzelnen Solarzelle eine Ladungsverschiebung, d.h. es fließt ein elektrischer Strom. Je stärker nun die Sonneneinstrahlung, desto höher der Stromertrag. Die Monate Mai bis September sind demnach die ertragreichsten, weil in dieser Zeit die Sonne am höchsten und am längsten am Himmel steht.

Verschattungen von einzelnen Modulen innerhalb eines Feldes wirken sich negativ auf die Abgabeleistung aus. Deshalb ist bereits bei der Planung auf Schatten werfende Bäume, Häuser, Schornsteine usw. zu achten.

Einen weiteren entscheidenden Einfluss auf den Solarertrag nimmt die Temperatur der Solarzellen/Module: Steigt deren Temperatur, nimmt die Leistung deutlich ab; ein Temperaturanstieg um 3 K reduziert die Leistung bereits um 1%. Deshalb ist für eine ausreichende Hinterlüftung der Module zu sorgen.

Solarmodul

Um einen dauerhaft stabilen und wetterfesten Aufbau zu erhalten, werden die Zellen üblicherweise hinter einer hagelfesten Sicherheitsglasscheibe in Kunststoff eingebettet oder zwischen zwei Glasscheiben vergossen. Oft werden die Module noch zum besseren Schutz mit einem Metallrahmen versehen.

Eine einzelne Solarzelle erzeugt eine Spannung von etwa 0,5 Volt. Um auf technisch nutzbare Werte zu kommen, werden 20 bis 40 Solarzellen in Serie zu einem Modul verschaltet. Die Leistung heute üblicher Module liegt meist zwischen 50 und 300 Watt bei einer Spannung von ca. 12 bis 50 Volt.

Wechselrichter

Photovoltaikmodule erzeugen ausschließlich Gleichstrom. Um ihn im Haus nutzen oder ihn ins Versorgungsnetz einspeisen zu können, muss er über einen Wechselrichter in Wechselstrom mit 230 V und 50 Hz umgewandelt werden. Der Wechselrichter wird vorzugsweise an einem kühlen Ort (z.B. Keller) montiert, da sich hohe Temperaturen (z.B. im Dachboden) ungünstig auf seine Lebensdauer auswirken können.

Wichtig ist, selbst erzeugten Strom direkt ins öffentliche Netz einzuspeisen und nicht im eigenen Hausnetz zu verbrauchen. Denn die hohe Einspeisevergütung von zur Zeit 48 Cent je kWh macht es sinnvoller, den Eigenbedarf über einen Stromanbieter zu decken. Denn die Kosten je kWh liegen im Mittel bei 13 Cent. Über einen Einspeisezähler wird der erzeugte Strom ins öffentliche Netz gespeist.

Gebäudearchitektur

Eine geschickte Anordnung der Solarmodule bietet auch neue Möglichkeiten zu einer reizvollen architektonischen Gestaltung. Auch die Fassadenintegration spielt - besonders bei öffentlichen oder kommerziell genutzten Gebäuden - eine immer größere Rolle. Folgende Installationsvarianten kommen in Betracht:

Montage

Manch ein Anbieter spricht von "plug and play"-Solarmodulen und zieht damit Parallelen zu Computern, die mit wenigen Handgriffen und Vorkenntnissen in Hard- und Software aufgerüstet werden können. So hilft beispielsweise das gesamte Zubehörsortiment zur Dacheindeckung: spezielle Anschlüsse oder Übergänge müssen nicht hergestellt werden, Montage- und Abdichtungsprobleme werden vermieden. Die Bildfolge zeigt beispielhaft die Aufdach-Montageschritte "step by step".*

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