So finden Sie das beste Solaranlagen-Angebot
Letzte Aktualisierung: 04.06.2024
Anzeige
PV-Anlage: Bis zu 37% sparen!
Wir sparen für Sie bis zu 37% - durch unseren Experten-Vergleich!Jetzt Preise vergleichen!
Aufständerung von Solaranlagen: Grundlagen, Techniken und Methoden
- Was bringt Aufständerung? Die Aufständerung von PV-Modulen verbessert den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen und maximiert die Energieausbeute. Also, warum Aufständern? Es ermöglicht zudem eine bessere Hinterlüftung der PV-Module, was deren Effizienz erhöht und Überhitzung vermeidet. Aufgeständerte Module können Verschmutzungen leichter abwaschen, was die Wartung vereinfacht und die Leistung stabil hält.
- Was kostet eine PV Aufständerung? Die Kosten für eine PV-Aufständerung liegen durchschnittlich bei etwa 50 bis 100 Euro pro m2, abhängig von der Qualität und dem Material des Systems. Für eine typische PV-Anlage können diese Kosten mehrere Hundert bis Tausend Euro betragen. Es ist ratsam, die Kosten im Verhältnis zur erwarteten Leistungssteigerung zu betrachten.
- Welcher Winkel ist für Photovoltaik am besten? Der optimale Winkel für PV-Module liegt in der Regel bei etwa 30 Grad, um die maximale Jahresleistung zu erzielen. Winkel von 15 Grad oder 10 Grad können aber ebenfalls effektiv sein, z. B. bei einer West- oder Ost-Ausrichtung. Ein steilere Aufständerung kann im Winter Vorteile bieten, während flachere Winkel für Sommermonate optimiert sind.
- Welchen Nachteil haben sehr flache Anstellwinkel? Sehr flache Anstellwinkel können die Selbstreinigungseffekte durch Regen beeinträchtigen, was zu einer Ansammlung von Schmutz und einer Verringerung der Effizienz führt. Sie können auch eine geringere Energieausbeute pro m2 erzeugen, insbesondere in den Wintermonaten, wenn die Sonne tiefer steht. Zudem kann eine schlechtere Hinterlüftung zu einer Überhitzung der Module führen, was die Leistung weiter mindert.
- Wo benötigen PV-Anlagen Aufständerung? Auf Flachdächern ist die Aufständerung notwendig, um den optimalen Neigungswinkel der Solarmodule zu erreichen und die Energieausbeute zu maximieren. Im Garten kann PV-Aufständerung ebenfalls genutzt werden, um eine optimale Sonnenausrichtung zu erreichen und Schatten von Bäumen oder Gebäuden zu vermeiden.
Anzeige
Eigene PV-Anlage im Rundum-Sorglos-Paket!
Stelle Dir jetzt Deine eigene Solar-Anlage zusammen + erhalte in wenigen Minuten die besten Angebote aus Deiner Region!Jetzt kostenlos Angebot anfordern!
Aufständerung einer PV-Anlage
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.
PV Aufständerung & 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.
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.
Aufständerung und Verschattung
Aufgeständerte Solaranlagen neigen jedoch zur Eigenverschattungen der hinteren Modulreihen. Um dies zu verhindern, müssen die Reihen einen gewissen Mindestabstand voneinander haben. Die kumulierte Modulfläche ist dann kleiner als die gesamte Dachfläche. Vergleichbares gilt auch bei Freiflächenanlagen, bei denen Modultische in mehreren Reihen hintereinanderstehen.
Die Ausnutzung einer bestimmten Fläche wird mit dem Flächennutzungsgrad f angegeben. Dieser wird aus dem Verhältnis der Modultischbreite b zum Modulreihenabstand d bestimmt:
\(f = {b \over d} \cdot 100\)
Der Flächennutzungsgrad liegt je nach Montageart zwischen 20 % und maximal 100 %.
Die gegenseitige Verschattung aufgeständrter Modulreihen ist aber nicht nur abhängig vom Flächennutzungsgrad, also von den Modulabmessungen und -abständen, sondern steigt auch mit dem Neigungswinkel. Für ein Modul mit bestimmten Abmessungen können Verschattungen also durch größere Reihenabstände oder durch geringere Neigungswinkel reduziert werden. Liegt der gewählte Neigungswinkel der Module jedoch unterhalb des optimalen Winkels, sinken die spezifischen Erträge der Solaranlage.
Der resultierende Abstand der Modulreihen ist von der Modultischbreite b sowie dem Neigungswinkel ß und dem Abschattungswinkel γ abhängig:
\(d = b \cdot {sin(180° - β- γ) \over sinγ}\)
Für deutsche Standorte eignet sich als Faustformel zur Abstandsbestimmung aufgeständerter Module der maximale Sonnenhöhenwinkel der Sonne am 21. Dezember als Abschattungswinkel γ. In Berlin beträgt dieser 14°. Dies bedeutet, dass sich die Modulreihen am kürzesten Tag des Jahres mit dem niedrigsten Sonnenhöchststand um ca. 12:00 Uhr mittags gerade eben nicht gegenseitig verschatten. Zu einer anderen Uhrzeit am Tag kann dennoch ein Schattenwurf auf den hinteren Modulreihen auftreten.
Für Deutschland sind die Verluste aufgeständerter PV-Anlagen bezogen auf den Jahresertrag aber gering, da die höchsten Erträge im Sommer und somit bei geringeren Eigenverschattungen erzielt werden. Zudem überwiegt an den Wintertagen oft der diffuse Strahlungsanteil, da die Tage bewölkt sind.
Anzeige
Wärmepumpe & PV-Anlage kombinieren!
Unsere Experten erstellen Dir in wenigen Minuten ein Komplett-Angebot nach Deinen Wünschen. Digital & kostenlos.Jetzt kostenloses Angebot anfordern!
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.
