Photovoltaik-Dachanlagen auch ohne Ballast möglich

Das Gewicht, mit dem Flachdach-Photovoltaik-Anlagen beschwert werden müssen, konnte seit 2006 um rund zwei Drittel reduziert werden, erklärte Holger Seifert im pv magazine-Webinar „Flachdachmontage: Markt und technische Fallen“. Das liegt zum einen an der fortlaufenden aerodynamischen Optimierung, so der Teamleiter Vertrieb Deutschland von IBC Solar, dem Initiativpartner dieses Webinars. Zum anderen werden Anlagen nun teilweise in Ost-West-Ausrichtung gebaut statt in Südrichtung, was weniger Ballast erfordere. Zudem sei unter anderem durch Windkanaltests die Berechnung genauer geworden, so dass Sicherheitsmargen besser kalkuliert werden können und die Gesamtlast sinkt. Dadurch, dass die Anlagen leichter werden, können inzwischen Photovoltaik-Anlagen auf Dächern gebaut werden, wo es vor Jahren noch nicht möglich gewesen sei, so Seifert.

Um Flachdachanlagen gut zu installieren, ist es demnach wichtig, die notwendige Beschwerung genau zu berechnen. Es sei jedoch auch zu beachten, dass der Druck auf die Dachhaut die Wärmedämmung nicht schädigt. Es hängt von der Beschaffenheit der Dämmung, von der Auflagefläche des Montagesystems und vom notwendigen Ballast ab, ob bei einem Dach eine Photovoltaikanlage realisiert werden kann. Michael Fleischmann, Produktmanager Montagesysteme bei IBC Solar, empfiehlt, notfalls die Dachhaut fachgerecht aufzuschneiden und nachzusehen, welche Art von Wärmedämmung vorhanden ist und wie deren Beschaffenheit ist.

Im Webinar konnten aus Zeitgründen nicht alle Fragen der Teilnehmer beantwortet werden. Die Experten von IBC Solar haben sie schriftlich beantwortet

Antworten auf Fragen aus dem Webinar

Ballastierung

Wie hoch ist die Ballastierung pro Modul bei Ihrem System und dem vorgerechneten Beispiel an den drei Standorten?

In den Beispielen wurde die maximal auftretende Ballastierung zu Grunde gelegt und die daraus resultierende Pressung der Wärmedämmung. Es ist schwer, das Gewicht pro Modul anzugeben, aber die Werte bei dem Ost-West System liegen bei zehn bis 15 Kilogramm pro Quadratmeter auf die Generatorfläche verteilt, bei den Süd-Systemen bei etwa 20 bis 25 Kilogramm pro Quadratmeter, abhängig vom Gebäudestandort und den Gebäudedaten.

Auch bei dem Schienensystemen müssen Ränder vermutlich höher ballastiert werden als der zentrale Bereich der Anlage. Ist in Ihrer Rechnung der Druckbelastung auf die Wärmedämmung berücksichtigt, dass sie an den Rändern höher ist als der Mittelwert?

Wir berechnen immer die ungünstigste Stelle, nicht den Mittelwert.

Sie haben im Webinar ein Beispieldach aus Garmisch gezeigt. Stimmt es, dass dort aufgrund der geringen Windlast gar kein Ballast verwendet wurde, nicht einmal am Anlagenrand?

Bei einem Ost-West-System kann dies sehr gut der Fall sein. Abhängig natürlich vom Gebäudestandort und den Gebäudedaten.

Ist es bei großen Schneelasten nicht problematisch, wenn die Module wie bei Ihrem System nur am äußersten Rand befestigt sind?

Das kann durchaus problematisch sein. Deswegen eignen sich nicht alle am Markt verfügbaren Solarmodule für die Montage mit unserem System. Die Module müssen in der Installationsanleitung explizit für diese Art von Befestigung freigegeben sein. Das ist bei weitem nicht bei allen Modulen am Markt der Fall. Lässt der Modulhersteller jedoch eine solche Montage zu, spricht nichts dagegen. Übrigens, alle Module, die IBC Solar vertreibt, haben diese Zulassung. Das ist Teil unseres Systemgedankens.

Wenn sich im Nachhinein zeigt, dass die Ballastierung der Anlage nicht ausreichend war und ein Schaden eingetreten ist, haftet IBC Solar für die statische Berechnung, die von IBC Solar selber oder mit der empfohlenen Software durchgeführt wurde, oder haftet der Installateur?

Nur der Installateur kennt die Angaben zum Dach und zur Anlage. Er gibt die Daten in das Programm ein beziehungsweise wir übernehmen das für ihn. Für die Richtigkeit der Daten (zum Beispiel die Geländekategorie) ist daher der Installateur verantwortlich.

Wasserabfluss und Bautenschutzmatten

Das Montagesystem von IBC Solar nutzt eine durchgehende Grundschiene, damit der Druck auf die Wärmedämmung nicht zu hoch wird. Wie garantieren Sie bei einem System mit durchgängigen Schienen einen ausreichenden Wasserablauf?

Wir haben zwar eine durchlaufende Bodenschiene, aber liefern diese mit vorkonfektionierten und bereits an der Unterseite der Schiene in bestimmten Abständen angeklebten Bautenschutzmatten aus. Das garantiert einen ausreichenden Wasserabfluss.

Wie definieren Sie punktförmige, linienförmige und flächig aufliegende Systeme?

  • Punktförmig: kleine Auflagefläche, direkt unterhalb der Stützen mit circa 0,05 Quadratmetern
  • Linienförmig: Unterstützung der Lastverteilung auch in den Zwischenräumen der Stützen
  • Flächig aufliegend: zum Beispiel Wannen

Da unter der durchgehenden Schiene Bautenschutzmatten liegen, die nicht durchgängig sind, entspricht das am Ende doch auch einer punktuellen Belastung. Warum ist sie geringer als bei Systemen mit Standfüßen?

Wären die Bautenschutzmatten nur im Bereich der Stützen vorhanden, würde ich Ihnen zustimmen. Jedoch sind bei unserem System die Bautenschutzmatten auch in den Zwischenräumen verbaut, wodurch sich die Lasten gleichmäßig auf die gesamte Länge der durchgehenden Schiene verteilen. Ein Vergleich: Laufen Sie mit Skiern über Schnee, ist die Gefahr des Einsinkens viel geringer, als wenn Sie zu Fuß über den Schnee spazieren. Und je breiter der Ski, etwa ein Tourenski, desto besser.

Bei Systemen mit Standfüßen lässt sich die Auflagefläche durch untergelegte Wannen vergrößern. Wie groß ist dann noch der Unterschied zu Systemen mit durchgehenden Grundschienen? Oder haben diese dann noch andere Vorteile?

Die Frage ist, wie steif die untergelegten Wannen sind. Legt man nur Bautenschutzmatten mit größerer Auflagefläche darunter, hat man keinen großen Nutzen. Die Matten werden sich nach oben biegen und die Auflagefläche bleibt trotzdem „klein“. Verwendet man stabilere Materialien, bringt dies zwar einen Nutzen, aber dann schwindet der finanzielle Vorteil punktueller Systeme gegenüber Systemen mit durchlaufender Schiene. Hinzu kommt, dass man bei den Wannen auch zusätzlich den Schutz (Bautenschutzmatten) benötigt.

Eine Pfützenbildung gibt es auf fast jedem Flachdach. Wird die Schiene von IBC Solar beschädigt, wenn sie im Wasser liegt, zum Beispiel bei Frost? Wenn nein, wie verhindern Sie das?

Die Bodenschiene ist aus Aluminium hergestellt und besitzt keine Hohlkammer, wo der Frost die Schiene auffrieren könnte. Wir haben noch keine einzige Reklamation gehabt.

Warum ist eine Bautenschutzmatte zwischen Schiene und Dachhaut unabhängig davon notwendig, dass der Wasserablauf gewährleistet werden muss?

Eine Bautenschutzmatte muss verlegt werden, damit durch die Druckbelastung die Schiene nicht in die Abdichtung gedrückt wird (Kantenschutz). Bei Verwendung einer Bautenschutzmatte muss die Verträglichkeit der Stoffe berücksichtigt werden (Bautenschutzmatte zu Abdichtung). Hieraus ergibt sich bei Folien die Notwendigkeit, Bautenschutzmatten mit Alukaschierung zu verwenden. Letztendlich muss der Wasserablauf auf dem Dach gewährleistet sein (bei quer zur Ablaufrichtung verlaufenden Schienen). Es existieren einschlägige Normen und Richtlinien, was bei der Planung einer Solaranlage zu berücksichtigen ist.

Allgemeine Fragen

Ist es sinnvoll, Gewerbeanlagen als Eigenverbrauchsanlagen unter Umständen kleiner als das Dach zu planen, oder eher als Einspeiseanlagen, die man so groß wie möglich auslegt? Und warum ist das Ihrer Ansicht nach so?

Das kommt auf den Wunsch des Kunden/des Betreibers an. Wenn es um eine reine Eigenverbrauchsoptimierung geht, dann kann es sehr wohl dazu führen, dass die Photovoltaik-Anlage deutlich kleiner ausfällt, als es das Dach hergeben würde. Es ist letztendlich eine Frage des Investors/Anlagenbetreibers wieviel Photovoltaik er installieren möchte, um den Anteil der Einspeisung zu erhöhen. Ab einer anlagenspezifischen Größe wächst der Eigenbedarfsanteil nur noch minimal.

Falls das Flachdach vor Installation der Photovoltaik-Anlage saniert wird, muss es dann die Anforderungen der neuen Energieeinsparverordnung einhalten, auch wenn das Gebäude schon älter ist?

Hierzu würden wir an einen Fachmann zum Beispiel einen Energieberater verweisen.

Was muss man beachten, wenn man, um die Einstrahlung besser auszunutzen, eine gemischte Anlage mit Ost-West-Ausrichtung und Südausrichtung baut?

Das man pro Dach-Seite/Ausrichtung jeweils eigene Wechselrichter verwendet.

Wie problematisch ist die horizontale Kraft, die die Photovoltaik-Anlage auf die Dachhaut ausübt, zumindest bei starkem Wind?

Aufgeständerte Photovoltaik-Anlagen sind horizontalen Kräften ausgesetzt, welche aber sehr viel kleiner sind als die vertikalen. Bei Südaufständerungen fallen diese größer aus (bedingt durch das Windblech) als bei Ost-West-Aufständerungen. Diese müssen im Normalfall von einem Statiker überprüft werden. Falls es hier Einschränkungen beim Aufbau einer Photovoltaik-Anlage geben würde, würde IBC Solar versuchen, eine Lösung für die Belegung des Daches zu finden.

Bei langen Schienensystemen können sich hohe Horizontalkräfte aus der thermischen Ausdehnung ergeben. In welchen Abständen setzen Sie eine thermische Trennung ein und ist das nicht deutlich komplizierter als bei Systemen mit Standfüßen?

Wir planen nach jeweils 15 Modulen in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung eine Dehnungsfuge ein. In horizontaler Richtung stehen die „neuen“ Stützen in einem gewissen Abstand auf einer parallel verlaufenden Schiene zur „alten“ Schiene. In vertikaler Richtung wird einfach die durchlaufende Schiene unterbrochen. Sinnvoll ist es sowieso, Wartungsgänge in bestimmten Abständen bei einer großflächigen Anlage anzuordnen, wobei man dies als Dehnungsfugen betrachten kann.

Wie ist mit Ihrem System eine Inspektion und Wartung der Dachhaut möglich und wie oft muss diese durchgeführt werden?

Es ist eine regelmäßige Inspektion und Wartung der Dachhaut notwendig (Abstände der Wartung nach Dachdeckerhandwerk). Bei einer Südaufständerung ist immer ein Reihenabstand vorhanden, den man zur Inspektion nutzen kann. Bei dem Ost-West-System haben wir einen circa 30 Zentimeter breiten Spalt zur Verfügung. Unsere Systeme sind zwar weitgehend wartungsfrei, wir empfehlen jedoch Inspektionen nach stärkeren Winden oder Stürmen. Ebenso muss eine elektronische Inspektion in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. Hierbei kann auch die Halterung überprüft werden.

Wie beeinflusst die Installation der Photovoltaik-Anlage die Gewährleistung des Daches?

Eine professionell installierte Photovoltaik-Anlage beschädigt das Dach nicht. Jedoch wird es wahrscheinlich im Schadensfall immer unterschiedliche Meinungen von Installateur und Dachdecker geben. Deshalb ist es immer sehr wichtig, vor dem Bau einer Photovoltaik-Anlage eine genaue Aufnahme des zu belegenden Daches vorzunehmen und den Bauherren auf mögliche Mängel hinzuweisen. Dies ist auch wichtig, falls es in der Zukunft zu Streitigkeiten kommen sollte.

Für welche Dacharten (Bitumen, Folie, leichte Schräge) ist Ihr System zu empfehlen und bei welchen Materialien oder Bauarten würden Sie eher abraten?

Unser System kann bis Dachneigungen von zehn Grad eingesetzt werden. Ab einer Dachneigung von drei Grad wird eine Abrutschsicherung montiert. Dies hat sich auch schon bei bestehenden Anlagen bewährt. Unsere unterschiedlichen Systeme können bei Bitumen-, Folien-, Kies- und begrünten Dächern eingesetzt werden. Auf jeden Fall ist bei bestehenden Dächern darauf zu achten, dass der Zustand der Dächer überprüft wurde. Eine Anlage soll ja über eine längere Zeit auf dem Dach verweilen.

Gibt es Einschränkungen beim Bau von Photovoltaik-Anlagen auf Flachdächern, je nachdem ob der Wasserabfluss mittig oder zum Rand hin ausgebildet ist? Welcher ist zu bevorzugen?

Die Wasserabläufe dürfen nicht überbaut werden. So gesehen ist es egal, wo sich ein Wasserablauf befindet.

Wer ist für die statische Tragfähigkeit des Daches mit Photovoltaik-Anlage verantwortlich?

Der Bauherr ist für die statische Tragfähigkeit des Daches verantwortlich. Er hat die entsprechenden Unterlagen für das Dach

Was halten Sie von Montagesystemen aus UV-beständigem und verwitterungsbeständigem Kunststoff, die direkt auf das Flachdach angebracht werden (meist geschweißt auf Platten). Hält dieses System auch Schneelasten im Süden und Wind stand?

Wir haben einige Dächer, bei denen dieses System vorher verbaut war und wir nun neue Photovoltaik-Anlagen errichten. Nach der neuen DIN 18531-1 darf die Abdichtungsschicht nicht zur lastabtragenden Befestigung von Solaranlagen, zum Beispiel adhäsive Verbindung durch Kleben oder Schweißen, genutzt werden.