Letzte Aktualisierung: 14.09.2021
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Aufständerung von Solaranlagen: Grundlagen, Techniken und Methoden
Was heißt Aufständerung? Warum sollte man Solaranlagen überhaupt aufständern? Welche Aufständerungstechniken gibt es und wie unterscheiden sie sich? Welche Aufständerungsart kommt bei welchem Solarprojekt zum Einsatz und was ist dabei zu beachten?
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Bei nicht solarertragsoptimaler Dachausrichtung können Solaranlagen aufgeständert werden, um so den Einstrahlungswinkel zur Sonne zu verbessern. Dazu kommen je nach Dachart unterschiedliche Konstruktionen zum Einsatz, die die Solarmodule von der planparallelen Dachmontage auf einer Modulseite anheben, sodass ein neuer Ausrichtungswinkel entsteht.
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Eine Solaranlage, ganz gleich, ob zur Erzeugung von Solarstrom (Photovoltaik) oder Solarwärme (Solarthermie) gedacht, soll möglichst viel Ertrag bringen. Dazu ist es nötig, die Solarenergie, die die Sonnenstrahlen bringen, effektiv einzufangen. Damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielt wird, muss die Anlage optimal Richtung Sonne ausgerichtet sein. Und genau das ist die Herausforderung, der sich Planer und Solarteure stellen müssen:
Denn die Sonne verändert bedingt durch die Erdrotation, nicht nur im Tagesverlauf, sondern auch während des Jahres ständig ihre Position am Himmel, während die Solaranlage fest auf dem Dach, an der Fassade oder auf einer Freifläche installiert ist. Bei nachträglicher Anlagenplanung und -installation muss man zudem die Ausrichtung des Dachs gen Sonne sowie bei Schrägdächern dessen bestehenden Neigungswinkel berücksichtigen.
Sind die Bedingungen nicht optimal, hilft es mitunter, die Solaranlage aufzuständern. Wir erklären Ihnen hier,
- was eine Aufständerung ist,
- mit Hilfe welcher Techniken sie realisiert wird und
- welche Aufständerungsarten man unterscheidet.
Grundlagenwissen zur ertragsversprechenden Ausrichtung von Solaranlagen
Optimale Ausrichtung heißt hoher Ertrag
In unseren Breitengraden verspricht eine Solaranlage, deren Solarmodule oder Solarkollektoren gen Süden ausgerichtet sind, hohe Solarerträge. Der Grund: Die tägliche Dosis Sonnenstrahlen, die hierzulande auftrifft, erreicht ihre Höchstwerte während der Mittagszeit, wenn die Sonne aus südlicher Richtung auf uns nieder scheint.
Doch nicht nur das: Auch der Winkel, in dem die Sonnenstrahlen auf die Flächen der Solaranlagen auftreffen, bestimmt den Wirkungsgrad derselben maßgeblich. Optimal wäre ein rechter Winkel, also einer der 90 Grad hat. Doch auch Dächer, deren Ausrichtung vom Optimum abweicht, haben das Zeug zum Solardach.
Abweichungen vom Optimum bedeuten Ertragseinbußen
Denn auch bei einem Haus, das weder optimal nach Süden ausgerichtet steht, noch einen optimalen Neigungswinkel seines Schrägdachs mitbringt, lässt sich mit Solaranlagen bestücken – die dann mit Hilfe einer Aufständerung optimal(er) ausgerichtet werden.
Es gibt Untersuchungen, die zeigen, dass moderate Abweichungen vom Optimum in puncto Ausrichtung und Neigungswinkel in Deutschland nur vergleichsweise geringe Einbußen am Solarertrag verursachen. Denn dank der hierzulande recht hohen diffusen Sonnenstrahlung trifft in Summe von direkter und diffuser Strahlung dennoch jede Menge Sonnenenergie auf die Anlagen.
Die Einbußen lassen sich sogar beziffern: Für Solarthermie-Kollektoren beispielsweise gilt, dass sich ihr Solarertrag um etwa fünf Prozent verringere, wenn die Ausrichtung der Solarfläche bis zu 30 Prozent nach Ost oder West abweiche. Das bedeutet: Auch Dächer mit Ausrichtung gen Südost oder Südwest bringen noch erfreuliche Solarerträge.
Expertenwissen: In der Solartechnik benutzt man für die Abweichung von der idealerweise gen Süden ausgerichteten Lage den Begriff Azimutwinkel. Das Wort Azimut ist ursprünglich Arabisch: „as-sumῡt“ heißt dort so viel wie „die Wege“. In der Astronomie bezeichnet man den nach Himmelsrichtungen ausgerichteten so genannten Horizontalwinkel als Azimut. Dabei zählt man das Winkelmaß von Süden aus (Süden entspricht Null Grad). Das heißt, dass ein Gestirn im Süden einen Azimut von Null Grad hat und eins im Westen von 90 Grad. Wird der Azimutwinkel der Solaranlage stärker nach Westen hin ausgerichtet, muss dem Winkel ein positives Vorzeichen vorangestellt werden, ist die Ausrichtung nach Osten stärker, bekommt er ein negatives Vorzeichen.
Die Umweltbehörde von Leverkusen beispielsweise rät bei einem Azimutwinkel von mehr als 30 Grad zu prüfen, ob man die Solaranlage nicht anstelle in südlicher Richtung vorteilhafter in Richtung Osten beziehungsweise Westen aufstellt.
Optimaler Neigungswinkel für Solarwärme-Anlagen
Wer vorhat, eine solarthermische Anlage zu installieren, der sollte wissen, dass sich deren Neigungswinkel auch nach dem Zweck richtet, für den sie genutzt werden soll: So kommt eine Anlage, die nur der solaren Erzeugung von Warmwasser dienen soll, Großteils während der warmen und sonnigen Sommermonate zum Einsatz, wenn die Sonne hoch am Himmel steht.
Als optimal gilt hier ein Neigungswinkel zwischen Null und fünfzig Grad. Dagegen sollte eine Anlage, die während der saisonalen Übergänge und im Winter, wenn die Sonne tief(er) steht, die Heizung unterstützen soll, einen Neigungswinkel zwischen fünfundvierzig und siebzig Grad haben.
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Aufständerung sorgt für optimale(re)n Neigungswinkel
Mit einer Aufständerung erlangt man Unabhängigkeit vom gebäudebedingten Neigungswinkel. Es gibt sowohl für Solarstrom- als auch -wärmeanlagen diverse Aufständerungsmöglichkeiten als Alternative zur dachparallelen Montage.
Auf Schrägdächern
- kann man gerahmte Solaranlagen im Winkel von 5 bis 7 Grad mit Hilfe von Trapezblechen aufständern. Die Befestigung auf der Unterkonstruktion erfolgt meist mittels Trapezblechschellen.
- zum Beispiel auf nach Ost-West geneigten Pfettendächern, kann man Solaranlagen mit Dreieckstützen aufständern, die an der Unterkonstruktion mit Hilfe von Stockschraubenbefestigungen oder Sonderbefestigungen angebracht werden. Zum Beispiel auf nach Süden geneigten Pfettendächern, kann man auch eine mehrreihige Aufständerung realisieren, wobei die dazu nötigen Dreieckstützen mehrreihig befestigt werden.
Je nach Größe der Solarmodule oder -kollektoren sind die Dreieckstützen mit extra quer verlaufenden Montageträgern stabilisiert.
Auf Flachdächern
- kann man eine auflastarme Aufständerung mit einem festen Neigungswinkel von 10 Grad oder 15 Grad nutzen. Die Tragekonstruktion wird mittels Betonrandsteinen oder Riesel beschwert.
- nutzt man auch flexible Aufständerungskonstruktionen aus Dreieckstützen, deren Neigungswinkel gradweise variierbar ist. Diese lassen sich beispielsweise mit einem Betonbeschwerungsset beschweren. Diese Aufständerungsart lässt sich auch bei gekoppelten Solarmodulreihen umsetzen.
- mit Begrünung arbeitet man mit Stützen, die eine erhöhte Bodenfreiheit bieten, etwa 40 Zentimeter, so dass ausreichend Platz für eine Substrat- oder Kiesschüttung bleibt, wobei das Schüttsubstrat beziehungsweise der Kies als Ballast wirken.
- mit hoher Windlast kommen Aufständerungen zum Einsatz, die eine Rückwandverkleidung haben, die dafür sorgt, dass die abhebenden lasten reduziert werden.
An Fassaden
- nutzt man spezielle Fassadenstützen, die die Montage mit Neigungen zwischen 15 und 75 Grad erlauben. Dabei muss man allerdings die Vorschriften zu Überkopfverglasungen beachten.
Auf Freiflächen
- kommen zum Beispiel stählerne Systeme mit Rammfundamentierung zum Einsatz, wenn die Solarmodule oder -kollektoren aufgeständert werden müssen. Solarmodule lassen sich dabei auch als Tischgeometrien zusammenfügen, das ist optimal bei Hanglagen.
- mit weichen oder felsigen Böden in exponierter Lage und kleine Solarstromanlagen nutzt man auch gerne Systeme aus korrosionsbeständigem Aluminium mit Betonfundamentierung.
- auf Deponien, wo nur eine geringe Bodenpressung zulässig ist, setzt man bei Solarstromanlagen auf Betonfundamente und in Reihenverbund, die nur minimale Beschwerungslasten mitbringen zum Beispiel Tellerfundamente.
- verwendet man auch Unterkonstruktionen aus Stahlfundamenten mit nachgeführten Solartrackern, bei denen der Ausgleich von Rammtoleranzen dank einstellbarer Achslagerung erfolgt. Die Drehwelle liegt in einem wartungsfreien Gelenklager aus Edelstahl. Die Lagerstellen der Welle lassen sich überbauen und dank des Backtrackings ist eine dichte Belegung mit Solarmodulen möglich. Ein Starkwindmodus zum Anlagenschutz lässt sich integrieren.
Auf Carports
- werden häufig einzelne Module als Selbstbausatz aufgeständert. Diese bestehen meist aus einem ausklappbaren oder starrem Rahmen in Dreiecksform. Um die Neigung optimal anpassen zu können, sollte der Winkel des Gestells anpassbar sein.
