Einfach aufs Flachdach

Kategorie: 03 / 2013, Fachwissen & Technik William Vorsatz/Udo Siegfriedt (DGS-Berlin)

Montagetest: Wie schnell es geht, Module auf einem Dach zu montieren, lässt sich am besten vor Ort feststellen. Gemeinsam mit einem unabhängigen Gutachter hat photovoltaik dieses Mal den Montagesystemhersteller REM besucht und die Zeit für die Montage von acht Modulen auf einem Flachdach gestoppt. Dazu beurteilte der Gutachter die Qualität des Systems.

photovoltaik hat den dritten Montagesystemhersteller besucht und die Aufbauzeit für eines seiner Montagesysteme gestoppt. Diesmal hat die Redaktion zusammen mit dem Gutachter der DGS ein Flachdachsystem getestet.
Fotos: Solarpraxis AG/William Vorsatz

Die beiden Monteure Zbigniew Franczak (links) und David Millsap (rechts) können sich beim Auslegen des Montagegestells in der Fertigungshalle an Bodenmarkierungen orientieren. Geschäftsführer Claus Alt (links) stellt sich den kritischen Fragen des unabhängigen Gutachters Udo Siegfriedt (rechts) von der DGS. Dabei geht es auch ganz konkret um einzelne Bauteile.

Nach etwa 15 Minuten liegt das erste Modul. Vorn vor dem Modul ist der Platz für eventuelle zusätzliche Gewichte gut zu erkennen.

Die Monteure verkabeln die Anlage gleich, wie in der alltäglichen Praxis, weil sie hinterher nicht mehr gut an die Anschlüsse kommen. Das kostet zusätzliche Zeit. Die Module müssen, anders als sonst üblich, an den Querseiten geklemmt werden. Deshalb können nur Typen bestimmter Hersteller verwendet werden.

Die Stoppuhr zeigt 32:49, als die Anlage fertig installiert ist. Das ist eine neue Rekordzeit. Allerdings ist die Montage eines Flachdachsystems nicht ganz mit der auf einem Schrägdach vergleichbar. Nachdem die Stoppuhr nicht mehr läuft, zeigt David Millsap den Besuchern noch die Ballastierung mit handelsüblichen, sieben Kilogramm schweren Betonklötzen, wie sie in jedem Baumarkt erhältlich sind.

Rottenburg an der Laaber ist ein kleiner Ort in der Nähe von Landshut. Erst 1972 wurde der Gemeinde das Stadtrecht verliehen. Bis 1982 produzierte Agfa hier Kameratechnik. Heute werden die ehemaligen Agfa-Gebäude durch verschiedene Unternehmen genutzt. Eins davon ist die Regenerative Energie- und Montagesysteme GmbH (REM). Das Unternehmen produziert zum einen solarthermische Kollektoren und die dazugehörigen Montagesysteme, zum anderen Montagesysteme für Photovoltaikanlagen.

Am Testtag soll das Delta Wing geprüft werden, ein Ost-West-Montagesystem für Photovoltaikanlagen auf Flachdächern mit geringer Tragkraft und Aufdachdämmung. Es arbeitet ohne Dachdurchdringung. Der Hersteller REM verspricht eine extrem einfache und schnelle Montage. Getestet wird der Aufbau unter Idealbedingungen. Dazu steht eine Montagehalle zur Verfügung, mit absolut ebenem Boden, auf dem das Delta Wing mit acht Modulen installiert wird. Die benötigten Komponenten befinden sich in Reichweite. Im Unterscheid zu den bisher getesteten Aufdachsystemen soll diesmal aber auch verkabelt werden.

In der Startposition stehen die beiden Monteure Zbigniew Franczak und David Millsap bereit und warten auf das Startsignal. Und los geht es. Schnell verlegen Franczak und Millsap die ersten beiden Montageschienen. Bei der Orientierung helfen ihnen die Hilfslinien auf dem Hallenboden, die so auf einem Dach natürlich nicht zu finden sind. Kurz danach haben die beiden Monteure die ersten Querschienen ausgelegt. Rasch platziert Millsap die nächsten Schienen, während Franczak mit dem Verschrauben beginnt. Während Franczak dem Grundgestell die nötige Stabilität gibt, setzt Millsap bereits die Montagedreiecke, auf denen die Module später in Ost-West-Richtung geklemmt werden. Als die Stoppuhr 05:16 zeigt, ist die Grundfläche ausgelegt und die ersten beiden Montagedreiecke stehen.In den Hallen von REM finden sich keine automatisierten Fertigungsstraßen, die am Schluss die verpackten Montagesysteme auswerfen. Die Komponenten werden an verschiedenen Maschinen mit relativ viel Handarbeit produziert. Fertige und halbfertige Teile lagern in verschiedenen Metallcontainern und harren der Weiterverarbeitung.

„Eine automatisierte Produktion wäre zu unflexibel“, erklärt Geschäftsführer Claus Alt. Die rund 30 Mitarbeiter könnten jetzt besser nach Bedarf eingesetzt werden, da, wo sie gebraucht werden. Wenn der Photovoltaikmarkt schwächelt und die Nachfrage nach den Montagesystemen nachlässt, produzieren sie beispielsweise die Komponenten für Solarthermieanlagen. Doch momentan ist Alt ganz zufrieden. Die Supermärkte gegenüber haben ihre Dächer gerade mit Photovoltaik bestückt und zeigen den Trend: „Kleinere und mittlere Gewerbedächer gehen momentan sehr gut“, so Alt. Das hilft beim Absatz von Montagesystemen wie dem Delta Wing.

Nach einer Viertelstunde ...

Elf Minuten sind seit dem Start mittlerweile vergangen. Mit dem Maßband prüft Millsap die Geometrie des Grundgestells auf Rechtwinkligkeit und nimmt letzte feine Korrekturen vor.

Die Stoppuhr zeigt 15:32, als das erste Modul liegt. Kurz darauf hat auch das zweite Modul seinen Platz auf dem Montagegestell gefunden. Dann bereiten die Monteure die elektrischen Anschlüsse vor, legen Schienen und Kabelschläuche. Die parallele elektrische Installation kostet zusätzliche Aufbauzeit, entspricht aber der praktischen Realität, wo die Kabel auch nicht erst nach der abgeschlossenen Modulmontage verlegt und angeschlossen werden können. Zum Delta Wing werden übrigens von Zeit zu Zeit Montageworkshops für Installateure angeboten.

Neben der Montageanleitung gibt es auf der Unternehmenswebsite und auf Youtube auch ein kurzes Video für den Aufbau. Aber das alles brauchen Franczak und Millsap natürlich nicht. Jeder Griff sitzt, und in der 20. Minute montieren sie die Klemmen für die ersten Module, während zur gleichen Zeit immer wieder neue Module dazukommen.

Die Stoppuhr zeigt 27 Minuten und 46 Sekunden, als das letzte, das achte Modul auf dem Gestell liegt. Nun geht es darum, die restlichen Module festzuklemmen und die verbleibenden Anschlusskabel zu verlegen.

Neue Rekordzeit

Nach 32 Minuten und 49 Sekunden ist der letzte Handgriff getan: eine neue Rekordzeit, und das einschließlich elektrischer Installation. Allerdings muss der Fairness halber gesagt werden, dass ein Flachdachsystem ohne Dachdurchdringung prinzipiell weniger Montageaufwand benötigt als ein Schrägdachsystem, bei dem die Ziegel zunächst entfernt und Dachhaken gesetzt werden müssen. Dennoch: Das Delta Wing ist gut durchdacht und lässt sich wirklich schnell aufbauen.


Anmerkungen des Gutachters der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. (DGS-Berlin)

Flachdachmontagesystem:

Delta Wing, REM GmbH.

Im Gebäude des Firmensitzes der REM GmbH wurden am 1. Februar 2013 auf dem Boden der Produktionshalle jeweils zwei Module horizontal nebeneinander auf zwei Reihen des Montagesystems Delta Wing montiert. Da bei diesem System die Module mit Ost-West-Ausrichtung montiert werden, ergeben sich vier Modulreihen und somit acht Module wie bei den vorherigen Montagevorführungen. Das System ist seit über zwei Jahren auf dem Markt und zum Patent angemeldet.

Die Auswirkungen von Windlasten und deren Lastkennwertbestimmung wurden an der Fachhochschule Aachen 2009 im dort ansässigen Institut für Industrieaerodynamik durch Windkanalversuche nach Kapitel 1.5 der DIN EN 199114 untersucht. Das Institut ist notifiziert als Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle nach dem Bauproduktengesetz.

Für das Montagegestell wurde zudem bei der Landesgewerbeanstalt Bayern LGA in der Zweigstelle Landshut eine Typprüfung durchgeführt. Diese basiert jedoch noch auf der DIN 1055. Ebenso basiert sie noch nicht auf den jetzt gültigen Eurocodes für die Ausführung von Stahl- und Aluminiumtragwerken, sondern auf den dementsprechenden alten DIN-Normen. Auf Nachfrage teilte die LGA der REM GmbH mit, dass trotz Änderung der Prüfnorm bei dem System kein Grund gesehen wird, die bis 2014 erteilte Typenstatik zurückzuziehen.

Datenblätter und Montageanweisungen sind im Internet verfügbar. Die Anleitungen sind umfangreich, wichtige Hinweise, beispielsweise auf das notwendige Werkzeug, werden gegeben. Zudem werden produktbezogene Schulungen angeboten. Auf Nachfrage bietet REM einen besonderen Service: Ein Monteur kommt beim ersten Aufbau vorbei und gibt eine individuelle Einführung.

Auf der Homepage ist auch der Zugang zum Kundenportal. Hier kann mit dem hauseigenen Statiktool Delta Wing Designer die Systemstatik erarbeitet werden. Die notwendigen Angaben werden durch eine umfangreiche Checkliste abgefragt, die auch als Dokument heruntergeladen werden kann. Wenn man die Eingaben nicht selbst in die Software übertragen möchte, kann man die ausgefüllten Fragebögen auch an REM schicken. Die notwendige zusätzliche Ballastierung der Statikberechnung wird nach Firmenaussage in jedem Fall von REM selbst ermittelt. Da hier auch bei korrekter Berechnung durch das Tool vom Kunden Fehler gemacht werden können, lässt sich REM aus Sicherheitsgründen hier nicht das Heft aus der Hand nehmen. Dies führt somit automatisch zu einer Kontrolle der ganzen Eingaben, was sicherlich auch der Qualität der Berechnungen zuträglich ist. Auch bei REM kann der Kunde eine prüffähige Baustatik beauftragen.

Das System besteht im Wesentlichen aus den folgenden Komponenten:

Bautenschutzmatte

Unter das Montagegestell werden an den Punkten, an denen Kräfte auf die Dachhaut abgeleitet werden, Bautenschutzmatten untergelegt, um eine Beschädigung der Dachhaut zu vermeiden. Lediglich bei robuster Dachhaut oder bei Montage auf Kies kann auf diese Matten verzichtet werden. Vorbildlich ist, dass die Matten mit einer Aluminiumkaschierung auf der Rückseite versehen sind, damit es bei Foliendächern zu keiner Weichmacherwanderung von der Dachhaut zur Bautenschutzmatte kommt.

Zusammenbau der Grundprofile

Nach dem Auslegen der Profile auf dem Dach werden diese mit beiliegenden Aluminiumblechen als Verbinder zusammengeschraubt. Hierzu werden Hammerkopfschrauben in die Nut geschoben und die Bleche mit Muttern mit Sperrverzahnung verschraubt. Da die Hammerkopfschrauben nur an den Enden der jeweiligen Profile angebracht werden, ist dies nicht mit einem aufwendigen Einfädeln und Verschieben verbunden, sondern geht vergleichsweise einfach und schnell.

Trapezprofile

Die Trapezprofile sind komplett vorgefertigt und bestehen aus zwei Profilen, die durch ein genietetes abgeknicktes Aluminiumblech verbunden sind. An den äußeren Enden der Profile sind die ebenfalls abgeknickten Montagebleche angenietet.

Um die Trapezprofile an den kurzen Grundprofilen zu befestigen, werden wiederum Hammerkopfschrauben verwendet. Bei den langen Grundprofilen hingegen werden Nutsteine in die Profilnut gelegt. Durch eine abgefederte Metallkugel im Nutstein wird dieser nach dem Einlegen fixiert, kann aber bei Bedarf verschoben werden, was die Montage erleichtert. Anschließend werden Stiftschrauben mit Innensechskant in die Nutsteine geschraubt. Die Trapezprofile werden an diesen Befestigungspunkten mit Muttern mit Sperrverzahnung verschraubt.

Klemmen

Die Rand- und Mittelklemmen sind aus Aluminiumprofilen gefertigt. Die Randklemmen können für verschiedene Modulrahmenhöhen geliefert werden. Die Befestigung erfolgt in der Nut im Trapezprofil mit Nutsteinen und Innensechskantschrauben. Diese gebräuchliche Art der Befestigung geht durch die Verwendung der Nutklemme schnell und sorgt bei Wartungen dafür, dass ein Modultausch ohne Probleme abläuft und Klemmen und Nutsteine nicht erneuert werden müssen.

Abweichend von vielen anderen Montagesystemen werden die Module an den kurzen Rahmenprofilen geklemmt. Da die Statik der Module in der Regel bei der Montage an den langen Seiten geprüft wird, muss vom Modulhersteller eine Freigabe für die abweichende Montage bei dem Delta-Wing-System erfolgen. Dies ist auch schon deshalb notwendig, um bei den Modulen einen Verlust des Gewährleistungsanspruchs zu vermeiden. Bei REM können die bereits freigegebenen Module oder, falls es noch keine Freigabe gibt, Hilfen bei der Kommunikation mit dem Hersteller abgefragt werden. Module ohne Freigabe sollten jedoch nicht verwendet werden.

Gesamtkonstruktion

Damit die Konstruktion rechtwinklig erfolgt, müssen die Diagonalen mit einem Maßband auf gleiche Länge kontrolliert werden. Erst wenn die Grundprofile rechtwinklig liegen, können alle Schrauben fest mit dem vorgeschriebenen Moment angezogen werden.

Damit bei der Modulmontage keine Probleme auftreten, ist es notwendig, dass die Grundprofile eines Abschnitts zueinander eben montiert sind. Bei einem welligen Verlauf des Daches sind somit Unterfütterungen notwendig. Diese müssen vom Installateur eigenverantwortlich und fachmännisch durchgeführt werden. Abhängig von der

Beschaffenheit des Daches können hier aufwendige Zusatzarbeiten versteckt sein.

Das System ist für Dachneigungen bis zu sieben Grad geeignet. Bei Dachneigungen über drei Grad können jedoch wie bei allen nicht mit der Dachhaut verbundenen Montagesystemen durch Temperaturschwankungen Hangabtriebskräfte auftreten, die auf Dauer zu einer Verschiebung von Anlagenteilen führen können. REM empfiehlt daher, eine zusätzliche Absicherung mit UV- und witterungsstabilen Gurten anzubringen. Die notwendigen Komponenten und Hilfe bei der Planung sind auf Nachfrage erhältlich.

Leitungsverlegung

Bedingt durch den Ost-West-Aufbau des Systems sollten immer nur ost- beziehungsweise westausgerichtete Module zu einem Strang zusammengefasst werden. Aus diesem Grund müssen häufig Module aus mehreren Reihen zusammengeschaltet werden. REM sieht dabei vor, dass zwischen den Reihen ein Kabelrohr eingezogen wird. Der mögliche Durchmesser des Rohres erlaubt dabei nicht das Einziehen von Leitungen mit bereits konfektionierten Steckern. Stattdessen müssen blanke Leitungen eingezogen und anschließend die entsprechenden Stecker aufgebracht werden. Dass hier keine vorgefertigten Verbinder verwendet werden können, erhöht den Zeitaufwand, außerdem besteht bei vor Ort konfektionierten Steckern ein höheres Ausfallrisiko. Vorteil dieses Aufbaus ist jedoch, dass alle Leitungen komplett UV-geschützt verlegt werden können.

Allgemein

Die Montage erfolgt überwiegend mit Normbauteilen. Hierdurch ergeben sich vergleichsweise viele „normale“ Montagearbeiten wie Schrauben setzen und Muttern anziehen. Trotzdem gehen die Arbeiten zügig vonstatten, und es müssen keine speziellen Kenntnisse erlernt werden für den Aufbau.

Der in der Montageanleitung vorgeschlagene Abstand zwischen den Reihen ist so bemessen, dass die notwendigen zusätzlichen Flächengewichte durch Standard-Betonsteine aus dem Baumarkt erfolgen. Als weiteres Plus ergeben sich Wartungsgänge, die die Zugänglichkeit in der gesamten Generatorfläche sicherstellen. Das Montagesystem Delta Wing erlaubt eine schnelle Montage zumindest bei ebenen Dächern, durch den geringen Aufstellwinkel und die beidseitige Modulanordnung sind nur geringe zusätzliche Flächenlasten notwendig. Gerade wenn ein hoher Eigenverbrauch gewünscht ist, stellt das System durch die Ost-West-Ausrichtung verbunden mit dem sehr hohen Flächennutzungsgrad eine wirtschaftlich interessante Alternative dar.

Bei den baurechtlichen Zulassungen macht REM gerade seine Hausaufgaben. Hier ist beim DiBt nach eigener Aussage die Zertifizierung beantragt. Auch wenn die bereits durchgeführten externen und hauseigenen Überprüfungen prinzipiell die Eignung des Systems nachweisen, fehlte hier bisher noch der offizielle Stempel durch das DiBt.

Eine Stärke der REM GmbH ist die Möglichkeit der individuellen Betreuung des Kunden. Gerade für Installateure und Planer, die bei Fragen zur Statik kompetente Hilfe in Anspruch nehmen wollen, sind die Möglichkeiten dieses Mittelstandsbetriebs sicherlich interessant.

Montagesystem Delta Wing auf dem Flachdach

Mit dem System werden Module mit einer Neigung von lediglich 15 Grad in Ost- und in West-Ausrichtung montiert. Dem Nachteil, dass die Module keine ertragsoptimierte Südausrichtung mit 30 Grad Neigung aufweisen, stehen die folgenden Eigenschaften eines solchen Systems gegenüber:

Die geringe Neigung verringert Verschattungsverluste und Windkräfte.

Bedingt durch die geringen Windkräfte und die aerodynamische Form sind nur geringe zusätzliche Lasten notwendig, um einen standsicheren Aufbau zu erreichen.

Die Ost-West-Ausrichtung führt zu einem hohen Flächennutzungsgrad von fast 100 Prozent. Hierdurch kann eine wesentlich höhere Nennleistung auf der Dachfläche installiert werden. Die Ost-West-Ausrichtung führt zu einem anderen Erzeugungsprofil als die reine Südausrichtung.

Morgens und abends steigt die erzeugte Energie gegenüber der Südanlage, zudem sinkt die Mittagsspitze etwas ab. Dieses Verhalten entspricht eher dem Lastprofil des Verbrauchs eines Einfamilienhauses, aber auch vieler gewerblicher Einrichtungen. Die Anordnung ist somit günstig für Anlagen, bei denen ein hoher Eigenverbrauch gewünscht ist. Dies ist wiederum durch die mittlerweile geringe EEG-Vergütung für viele Errichter sehr interessant.

Durch die nahezu vollflächige Belegung mit Modulen wird ein Großteil der Dachhaut vor UV-Stahlen geschützt.

Udo Siegfriedt

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