Mit kleinen Stücken aufs Dach

Schneller montieren, geringere Lager- und Transportkosten produzieren, Material einsparen – das sind die Disziplinen der Produktentwickler, die heute zählen. Denn Stahl und Aluminium bleiben kostspielig, und durch das Sinken der Modul- und Wechselrichterpreise fallen die Kosten der Montage am Gesamtsystem immer stärker ins Gewicht.

Das zeigt sich auch bei Produkten, die dieses Jahr zum ersten Mal in die Marktübersicht Schrägdachmontagesysteme (ab Seite 90) aufgenommen wurden. Einige Systeme fallen durch besonderswenig Material auf. Außerdem sind sie bei der Installation im wahrsten Sinne des Wortes leicht zu handhaben. Besonders gut geht das bei Trapezblechdächern. Dort wirkt sich der Verzicht auf meterlange Profilschienen positiv auf den Montageablauf und den Geldbeutel des Kunden aus.

Ein Hersteller, der das Prinzip der Materialminimierung für Ziegeldächer auf die Spitze treibt, ist der Branchenneuling Zep Solar aus den USA. Mit seinem Montagekonzept, das den Modulrahmen zur Montageschiene und diesedadurch größtenteils überflüssig macht, krempelt Geschäftsführer Jack West die Vorstellungen von der klassischen Aufdachmontage auch in Europa um. Er ist dazu auf die Kooperation mit Modulherstellern angewiesen und kann auch schon Erfolge vorweisen. Nach Aussage von Zep gibt es bereits zehn Partnerfirmen. Eine davon ist Centrosolar, die ab nächstem Jahr Module mit den neuen Zep-Rahmen und dem zugehörigen Montagesystem anbieten will, wenn alle Wind- und Schneelastprüfungen nach den europäischen Normen abgeschlossen sind.Jack West schöpft Synergieeffekte aus, indem er dem Bauteil Modulrahmen mehr zutraut als andere: Dieser soll nicht nur Frontglas und die dahinter verkapselten Zellen der Solarmodule während des Transports, der Montage und im Betrieb vor einem Bruch zu schützen. Das Unternehmen erklärt, den Zep-Rahmens so geschickt konstruiert zu haben, dass er die Stabilität des Gesamtsystems unterstützt. Durch die statische Funktion, die die Rahmen übernehmen, kann das Zep System I mit nur einem schmalen Schienenstück pro Modul auf Ziegeldächern montiert werden. Das Zep System II kommt auf Schindeleindeckungen sogar komplett ohne Schienen aus. Bei beiden Systemen werden die Modulrahmen so miteinander verbunden, dass sie ein zusammenhängendes, steifes Feld bilden. Dadurch muss nicht jedes einzelne Modul auf Trägerschienen gelagert werden. Zep spart mit diesem Prinzip jede Menge Schienenmeter und gleichzeitig rund ein Viertel der Dachhaken ein.

Verstärkte Modulrahmen ersetzen Dachhaken

Auch die Montagezeit soll das System reduzieren: Kernstück der Entwicklung ist die Nut im Modulrahmen. Hier befestigt der Installateur den Metallriegel, der die Module untereinander verbindet. Gleichzeitig nimmt die Nut das Verbindungsstück zu den Fußpunkten auf, auf denen das Modulfeld lagert, sowie die Erdungsklemme. Mit nur einem Werkzeug kann der Monteur laut Hersteller alle Schraubverbindungen im System fixieren. „Unser System spart bereits viel Zeit und Aufwand durch weniger Dachhaken“, sagt Judith Sing von Zep Solar. Denn bei der Aufdachmontage sei das Setzen von Dachhaken inklusive Ausfräsen der Dachsteine einer der aufwendigsten Arbeitsschritte. Auch beim Transport lässt sich nach den Vorstellungen von Zep Solar der Aufwand reduzieren: Meterlange Schienen mit dem Lkw zur Baustelle schaffen – das kann schnell zum logistischen Problem werden für Handwerksbetriebe, deren Installateure meist mit dem Kastenwagen unterwegs sind.

Mit dem System spart man zwar auf der einen Seite, auf der anderen steigt der Materialbedarf für den Modulrahmen. Da muss die Balance stimmen. Nach Ansicht von Centrosolar ist das der Fall. „Der Rahmen ist mit 25 Prozent mehr Materialaufwand etwas komplexer als unser Standardrahmen“, erklärt Nastasja Nicke, Produktmanagerin bei Centrosolar, „dafür sparen wir aber erheblich an anderer Stelle.“ Zum Beispiel beiden Montageschienen, von denen nur ganz wenige gebraucht werden. Neben dem geringeren Materialaufwand sieht Nicke in der Kooperation mit dem Montagesystemhersteller Zep gleich mehrere Vorteile: Außer den Modulen gibt es dann nur noch Kleinteile im Lager von Centrosolar. Gleichzeitig sind weniger Varianten nötig. Denn für alle Ausführungsvarianten werden die gleichen Bauteile eingesetzt. Selbst das Montieren der Module im Querformat sei auf Schrägdächern mit den gleichen Teilen möglich. „Bei anderen Systemen ist dafür eine aufwendige Kreuzmontage notwendig“, sagt Nicke, „dabei nutzt das Querformat auf einigen Dächern die Fläche besser aus.“

Marktpotenzial Trapezdach

Doch nicht nur Zep bietet Systeme an, deren Montagekomponenten in einen Karton passen. Auch für die Montage auf Trapezblechdächern gibt es Unterkonstruktionen im Taschenformat. Denn die Dachhaut aus gekantetem Stahlblech kann ähnlich wie die Module die Konstruktion einer Photovoltaikanlage statisch unterstützen.

Die Anzahl der Produkte speziell für die Montage auf Trapezblechdächern steigt, und das liegt auch am großen Marktpotenzial. Von den rund 80 Millionen Quadratmetern an Schrägdach in Deutschland sei bestimmt ein Viertel mit Blech eingedeckt, schätzt Jean-Cédric Violet, Geschäftsführer von Baubefestigungshersteller Etanco. Häufig werde Welleternit bei der Sanierung durch Trapezblech ersetzt. Blecheindeckungen, die meist auf Landwirtschafts- und Industriegebäuden verwendet werden, bieten große, ununterbrochene Flächen, die sichgut für eine Photovoltaikinstallation eignen. Nicht nur Etanco, sondern auch Renusol, Habdank und Montavent bieten Produkte für Trapezblechdächer an und verfolgen das Ziel, auf diesen Flächen mit minimalem Material- und Zeitaufwand zu montieren.

In der Marktübersicht sind zehn Produkte für die Trapezblechmontage verzeichnet, bei denen man schon am niedrigen Gewicht von bis zu einem Kilo pro Quadratmeter erkennen kann, dass unter den Modulen wenig zusätzliches Metall verbaut wird. Durch die gekantete Form bildet die Dacheindeckung aus Stahlblech selbst bereits einen steifen Untergrund für die Modulbefestigung. Die Module müssen also nicht zwangsläufig auf Profilschienen aufliegen. Im Gegenteil – überlange Schienen können bei Temperaturschwankungen zu Spannungen zwischen den Bauteilen führen. Denn das Aluminium der Schienen dehnt sich stärker aus als das Stahlblech. „Bei Nietenverbindungen können dadurch Langlöcher entstehen, die durch den Schub in das Blech gerissen werden“, warnt Violet. An diesen Stellen kann Wasser ins Gebäude eindringen. Wichtig für eine stabile Gesamtkonstruktion sind geeignete Verbindungspunkte zwischen Modulbefestiger und Dachhaut, die sowohl die Dichtigkeit des Daches als auch einen sicheren Halt für die Module garantieren.

Bisher werden die Systeme oft aufwendig mit Stockschrauben von oben auf der Unterkonstruktion des Leichtmetalldaches befestigt. Das soll für den größten Teil der Dächer Vergangenheit sein. Etancos neue Universalsolarklemme USK wird zum Beispiel als Schuh auf dieHochsicke gelegt und seitlich verschraubt. Auf einem senkrecht stehenden Gewinde sind eine runde Modulauflage und die Modulklemme bereits vormontiert. Diese kann als End- oder Mittelklemme verwendet werden, so dass die Anzahl der nötigen Bauteile sehr gering ist. „Wo die Statik es zulässt, befestigen wir auf der Oberfläche, direkt auf dem Blech“, erklärt Violet, „dadurch können wir die Kräfte über die ganze Fläche verteilen.“ Das ist allerdings kein Alleinstellungsmerkmal von Etanco. Wer einen geringen Materialaufwand anstrebt, nutzt die Dachfläche statisch mit. Spitzenreiter dieser Disziplin ist sicherlich Solon mit seinen auf das Trapezblech aufgeklebten rahmenlosen Modulen (siehe photovoltaik 06/2010). Weniger Materialverbrauch geht gar nicht. Die Schwierigkeit: Die Dachhaut muss neu und an den Klebestellen sehr sauber sein – ein Zustand, der unter Baustellenbedingungen nicht immer leicht herzustellen ist. Viele Montagesystemhersteller bleiben deshalb doch beim Schrauben oder Nieten.

Wie Renusol, das die nur etwa zehn Zentimeter kurzen U-Profilabschnitte des Befestigungssystems Metasole jeweils längs auf einer Hochsicke des Trapezblechs mit zwei Bohrschrauben befestigt. Mit den aus anderen Montagesystemen von Renusol bekannten Mittel- und Endklemmen werden dann die Module fixiert. Damit kommt das Leichtgewicht auf einen Wert von nur 800 Gramm pro Quadratmeter. Das System ist allerdings nur für die Installation gerahmter Module im Querformat geeignet.

Mehrere Modulanordnungen und Modultypen hingegen deckt das neue System TR von Habdank ab. Hier wird ein etwa 40 Zentimeter langes Schienenstück auf zwei benachbarten Hochsicken vernietet. Die Klemmen können dann auf der Schiene wahlweise in die eine oder andere Richtung orientiert werden. „Das erhöht die Wirtschaftlichkeit bei der Ausnutzung der Dachfläche“, sagt Nadja Jandali von Habdank. Die Klemmen werden mit dem Akkuschrauber festgezogen. Der Dachneigung sind mit diesem System nach Angaben von Habdank keine Grenzen gesetzt – sogar eine Fassadenmontage sei mit dem System TR möglich.

Mit einem Beutel aufs Dach

All diese Varianten minimalistischer Montagesysteme für Trapezblechdächer gehen auf das Montavent Trapez zurück, das der Schweizer Montagesystemhersteller schon seit einigen Jahren für gerahmte Module anbietet. Das Besondere beim „Original“: Außer einer Nietpistole braucht der Monteur kein Werkzeug zum Befestigen der Module. „Ziel war es, schneller zu montieren als mit anderen Systemen“, sagt Entwicklungsingenieur Michael Tarozzo von Montavent. Die Monteure brauchen keinen Akkuschrauber mit aufs Dach zu nehmen und bringen Tarazzo zufolge die Bauteile in einem Umhängebeutel mit. Durch die extrem kurzen Schienenabschnitte könne im Prinzip eine Person allein montieren. Herkömmliche Modulklemmen gibt es im Montavent-System nicht. Die Module liegen spannungsfrei auf. Ein Metallring als Abrutschsicherungam Modulrahmen und ein eingestecktes Verschlussplättchen hindern die Module daran, aus der Halterung zu rutschen.Am Ende einer Modulreihe drückt der Installateur das letzte Schienenprofil so zusammen, dass dadurch die gesamteReihe fixiert wird. Dieses Jahr hat Sunova das Montavent Trapez unter dem Namen SCG 3.0 ins Sortiment aufgenommen. Die Kunden stießen den auf Flachdächer spezialisierten Projektentwickler auf das Thema. „Trapezblech wurde immer wieder nachgefragt, deshalb haben wir das Produkt ins Portfolio mit aufgenommen“, sagt Sybille Thiede aus dem Marketing.

Prüfung durch das DIBt

Um das Risiko von Kosten durch einen Schadensfall zu minimieren, setzen einige Firmen auf eine bauaufsichtliche Zulassung von Photovoltaik-Montagesystemen beim Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) – so auch Etanco. Denn so einfach die Trapezblechsysteme aus aufgeschraubten oder genieteten Schienenstücken aussehen – die Anforderungen sind hoch. Die Bauteile müssen garantieren, dass an den Verbindungsstellen zum Dach kein Wasser eindringt. Durch den Aufbau und die Montage des Trapezblechs selbst sind zwar bereits Schraublöcher in der Dachhaut vorhanden. Doch je mehr Löcher im Dach sind, umso größer sei die Gefahr, dass an irgendeiner Stelle Wasser eintrete, gibt Violet von Etanco zu bedenken.

Mit den Werten aus der bauaufsichtlichen Zulassung habe der Kunde exakte Zahlen an der Hand, mit denen seinStatiker prüfen könne, ob das Gebäude die geplante Photovoltaikanlage aufnehmen kann. „Die Gesamtkosten für eine Zulassung betragen zwar rund 40.000 Euro für ein kleines Bauteil“, sagt Etanco-Geschäftsführer Jean-Cédric Violet, „aber sie bedeutet Sicherheit für den Kunden.“ Jean-Cédric Violet spricht von der Blauäugigkeit vieler Anbieter von Solarmontagesystemen. Denn wenn die für Schäden verantwortlichen Bauteile nicht zugelassen seien, zahle die Versicherung nicht, falls Wasser Gebäude und im schlimmsten Fall auch Produktionsanlagen schädige.

Im Fall der Trapezblechmontage sind jedoch viele Hersteller auf dem Weg zur bautechnischen Zulassung. Michael Tarazzo von Montavent etwa berichtet: „Wir haben eine bauaufsichtliche Zulassung für unser System, und die Firma, die die Niete herstellt, garantiert die Dichtigkeit.“ Bei Renusol ist die bauaufsichtliche Zulassung für das System Metasole laut Herstellerangaben in Arbeit. Auch Marktführer Schletter bemüht sich um eine Zulassung seiner zahlreichen Montagesysteme.

Modifiziertes Trapezblech

Auf Nummer sicher geht das Metallbauunternehmen Niemetz mit der Entwicklung einer eigenen Blechdachgeometrie und den dazu passenden Befestigungspunkten. Beim Blechdach Solarpan ist jede dritte Hochsicke in y-Form ausgebildet. Sie ist also oben breiter als unten, so dass ein Modulbefestiger daran festgeklemmt werden kann, ohne abzurutschen. Der Vorteil: Ein bereits dichtes Dach muss nicht mehr angebohrt werden. Solarpan kann dann eingesetzt werden, wenn die komplette Dachhaut erneuert wird. Allerdings nur bei einer Dachneigung von bis zu acht Grad. Das Gesamtsystem ist ebenfalls bauaufsichtlich zugelassen.

Bleiben die wärmegedämmten Sandwichdächer, die anders konstruiert sind als Trapezblechdächer. Durch die Energieeinsparverordnung wächst ihr Marktanteil gerade im Industriebau. „Heutzutage gibt es noch keine Modulbefestigung für Sandwichelemente“, sagt Violet. Das könnte sich demnächst ändern. Mehrere Hersteller arbeiten bereits an Lösungen. In einem Arbeitskreis gehen sie das Thema gemeinsam mit der Bedachungsindustrie an.