Photovoltaik oder PV-Anlagen gelten als eine der Möglichkeiten, emissionsfrei Energie zu gewinnen und damit den CO2-Ausstoß zu senken. Bei der noch zu bewerkstelligenden Energiewende spielen sie eine herausragende Rolle. Die Herausforderung dabei ist eine Montage, die die Dichtigkeit und Wärmedämmung der Gebäudehaut nicht beeinträchtigt.
Mittlerweile findet man PV-Anlagen überall dort, wo große zusammenhängende Flächen den Platz für eine wirtschaftliche Größe dafür bieten. Neben den (immer mehr werdenden) Freiflächen sind das vor allem die Dachflächen auf Privat- oder Gewerbeimmobilien sowie gebäudeintegriert als Fassade.
Der große Vorteil einer PV-Anlage ist sicher die absolute Geräuschlosigkeit während des Betriebs, was diese Art der Energiegewinnung von zum Beispiel Windkraftanlagen unterscheidet. Zweiter großer Pluspunkt: Die Module sind diskret in und auf dem Gebäudebestand zu integrieren.
Aus Zellen werden Module
Bis zu 80 der stromerzeugenden Solarzellen werden zu Modulen zusammengeschlossen, um die Leistungsausbeute (Stromstärke und Spannung) zu erhöhen. Die wiederum schalten die Hersteller zu einer noch größeren Einheit zusammen. Wie groß dieser Solargenerator wird, hängt von der gewünschten Leistung und der zur Verfügung stehenden Fläche ab. Apropos Leistung: Kenngröße jeder Solaranlage ist die sogenannte „Spitzenleistung unter Normbedingungen“, die in Kilowattpeak (kWp) angegeben wird.
Der tatsächliche Stromertrag ist allerdings abhängig von der optimalen Ausrichtung und Neigungswinkel der Solarmodule zur Sonne, der Sonnenscheindauer und dem Standort der Anlage. Um verschiedene PV-Anlagen in ihrer Leistungsfähigkeit vergleichen zu können, kann man den sogenannten spezifischen Ertrag berechnen. Dabei wird der Jahresertrag der Anlage (in kWh) durch deren Nennleistung (in kWp) geteilt. Eine durchschnittliche PV-Anlage kommt auf einen spezifischen Ertrag von 1.000 kWh/kWp.
Die Montagemöglichkeiten
PV-Anlagen können auf dem Dach oder an der Fassade montiert werden, in der Regel ist dazu eine tragfähige Unterkonstruktion nötig. Wichtig ist, dass bei der Montage der Module die Dachabdichtung nicht beschädigt wird. Ideal ist es, wenn die Photovoltaikanlage im Zuge einer sowieso anstehenden Dachsanierung zusammen mit einer hochwertigen Dachabdichtung montiert wird, damit bei einer eventuell später nötigen Sanierung des Daches die Anlage nicht wieder aufwändig entfernt werden muss.
Die Lebensdauer des Dachaufbaus sollte also mindestens der Lebensdauer der PV-Anlage entsprechen. Teil einer Dachsanierung muss nach EEG sowieso immer auch eine energetische Ertüchtigung sein, sprich es muss eine ausreichend dimensionierte Wärmedämmung mitgeplant und ausgeführt werden.
Bei der Montage einer PV-Anlage gibt es mittlerweile verschiedene Wege: Bei der Aufdachmontage wird zunächst ein Metallrahmen über den Dachziegeln fixiert. Das geschieht mit U-förmigen Dachhaken, die unter dem Dachziegel auf dem Sparren zu verschrauben und an der Unterkante des Dachziegels nach außen zu führen sind. Die entsprechenden Dachziegel müssen an der Unterseite so genutet werden, dass sie nicht aus der Dachfläche herausstehen.
Das allerdings birgt ein gewisses Schadenspotential, denn gerade die Überlappungsbereiche der einzelnen Dachpfannen sind für die Regendichtigkeit des Daches extrem wichtig. Risse in diesem Bereich können zu Feuchteschäden führen, die erst Jahre nach der Montage der PV-Anlage im Inneren sichtbar werden.
Einige Hersteller von Dachziegeln bieten sogenannte Modulstützen an, bei denen das Befestigungssystem für die Montageschienen in einer Grundpfanne so integriert ist, dass die Lasten sicher auf die Sparren abgeleitet werden können. Diese Modulstützen sind in Form und Farbe passend zu den meisten der angebotenen Dachziegel. Spezielle Solardachziegel machen die Montage noch einfacher, denn sie haben die Form normaler Dachziegel und werden auch genauso verlegt. Interessant ist diese Lösung vor allem für Bauherren, die das Gesamtbild ihres Hauses nur marginal verändern wollen oder auch für Sanierungen im Bereich des Denkmalschutzes.
Auf Flachdächern müssen die Solarmodule aufgeständert sein, das heißt mit einer eigenen Neigung Richtung Sonne befestigt werden. Zu berücksichtigen sind also auch aufkommende Windlasten, die bei Steildächern durch die Sparren abgeleitet werden können. Um eine Montage ohne Durchdringungen auch auf Flachdächern zu gewährleisten, können Dachdecker auf moderne Systeme zurückgreifen, die auf der Dachhaut nur aufgeschweißt werden.
Spezielle Metallrahmen machen es möglich, dass die ganze Anlage über diesen Rahmen lediglich an den Außenwänden oder der Attika fixiert sind und die empfindliche Dachhaut unbeschadet bleibt. Die einfachste Lösung ist die Schwerkraft: Systeme mit einem hohen Eigengewicht oder mit Zusatzgewichten halten alleine aufgrund der Gravitation allen Windbelastungen stand.
Auch Gründächer sind für die Montage einer PV-Anlage durchaus geeignet. Da eine flächendeckende Anlage die darunterliegende Vegetation komplett verschatten würde, gelten für die Solarmodule auf Gründächern andere Montagehöhen. Liegen diese bei normalen Dächern zwischen 10 und 25 cm, beträgt die Höhe auf Gründächern zwischen 40 und 50 cm. Die Montage der Anlagen erfolgt auch hier durchdringungsfrei, der Schichtaufbau der obligatorischen extensiven Dachbegrünung reicht aus, um dem Windsog zu trotzen und die Ständer der Anlage in ihrer Position zu halten.
Stromerzeugung in der Senkrechten
Ist eine günstige Ausrichtung der Solarmodule auf den Dachflächen nicht möglich, haben Bauherren auch die Möglichkeit, die PV-Elemente an der Hausfassade anzubringen. Die Stromausbeute ist gegenüber den geneigten Flächen hier allerdings geringer. Wirklich lohnenswert und vor allem ästhetisch vertretbar ist eine solche Anordnung bei gewerblichen Immobilien, die große Fassaden- oder Glasflächen aufweisen. In letzterem Fall ist sogar eine Kombination aus Sonnenschutz und PV-Anlage möglich. Im privaten Einfamilienhausbau wird die Verteilung der Module doch recht kleinteilig, eine optisch sinnvolle Integration ist hier extrem aufwändig und entsprechend teuer.
Wohin mit dem Strom?
Zwei Möglichkeiten gibt es, den PV-produzierten Strom sinnvoll zu nutzen: Bei der Insellösung hat der Betreiber keine Anbindung ans öffentliche Stromnetz und kann den Strom gezwungenermaßen nur selbst nutzen. Die Kommunen nutzen solche Lösungen, um einzelne Stromverbraucher wie Parkscheinautomaten oder Wegebeleuchtung kostengünstig zu betreiben.
Ein privater Haushalt hingegen ist in aller Regel an das öffentliche Netz angebunden. Die garantierte Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) war lange Zeit so attraktiv, dass es sich gerade für den privaten Bauherrn lohnte, über den eigenen Bedarf hinaus Strom zu produzieren und in das allgemeine Stromnetz einzuspeisen. Dementsprechend wurden die Solaranlagen auf dem Dach so groß wie möglich angelegt, um einen größtmöglichen Überschuss zu produzieren.
Diese Zeiten sind leider vorbei. Da die Stromgestehungskosten von Solarstrom mittlerweile weit unter den durchschnittlichen Strombezugskosten liegen, ist es attraktiver, die eigene Anlage nur noch auf die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Wobei bei der Planung schon jetzt berücksichtigt werden sollte, dass das Thema Elektromobilität und die Lademöglichkeit von E-Autos in der eigenen Garage in nächster Zukunft stärker in den Fokus rücken wird. Eine entsprechende Auslegung der PV-Anlage ist also ein nicht zu unterschätzender Beitrag zu klimaneutraler Mobilität.
