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Elektroanlagen & Blitzschutzbau

Photovoltaik


Unter Photovoltaik bzw. Fotovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie, meist aus Sonnenlicht, mittels Solarzellen in elektische Energie.

Seit 1958 wird sie in der Raumfahrt genutzt, später diente sie auch zur Energieversorgung einzelner elektrischer Geräte wie Taschenrechnern oder Parkscheinautomaten. Heute ist mit großem Abstand die netzgebundene Stromerzeugung auf Dachflächen und als Freiflächenanlage das wichtigste Anwendungsgebiet, um konventionelle Kraftwerke zu ersetzen.

 Die Photovoltaik galt lange als die teuerste Form der Stromerzeugung mittels erneuerbare Energien, die mittlerweile durch die starken Kostensenkungen der Anlagenkomponenten jedoch überholt ist. 

Von 2011 bis 2017 sind diese Kosten der Stromerzeugung um fast 75 % gefallen. 

 Zur Energiewandlung wird der phototechnische Effekt von Solarzellen genutzt, die ihrerseits wiederum zu so genannten Solarmodule verbunden werden.

Die erzeugte Elektrizität kann direkt genutzt, in Stromnetze eingespeist oder in Akkumulatoren gespeichert werden.

 

Vor der Einspeisung in Wechselspannungs- Stromnetze wird die erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter umgewandelt.

Das System aus Solarmodulen und den anderen Bauteilen (Wechselrichter, Stromleitung) wird als Photovoltaikanlage bezeichnet. 

 Bei den Montagesystemen wird zwischen Aufdach-Systemen und Indach-Systemen unterschieden:

Bei einem Aufdach-System für geneigte Hausdächer wird die Photovoltaik-Anlage mit Hilfe eines Montagegestells auf dem Dach befestigt. Diese Art der Montage wird am häufigsten gewählt, da sie für bestehende Dächer am einfachsten umsetzbar ist.Die Aufdach-Montage eignet sich neben Ziegeldächern auch für Blechdächer, Schieferdächer oder Wellplatten.Ist die Dachneigung zu flach, kann dies durch spezielle Haken bis zu einm gewissen Grad ausgeglichen werden.

 Bei einem Indach-System ist eine Photovoltaik-Anlage in die Dachhaut integriert und übernimmt deren Funktionen wie Dachdichtigkeit und Wetterschutz mit.Vorteilhaft bei solchen Systemen sind die optisch attraktivere Erscheinung sowie die Einsparung einer Dachdeckung, sodass der höhere Montageaufwand oftmals kompensiert werden kann. Das Indach-System eignet sich bei Dachsanierungen und Neubauten, ist jedoch nicht bei allen Dächern möglich. Ziegeldächer erlauben die Indach-Montage, Blechdächer oder Bitumendächer nicht. Auch die Form des Daches ist maßgebend.Die Indach -Montage ist nur für ausreichend große Schrägdächer mit günstiger Ausrichtung zur Sonnenbahn geeignet. Generell setzen Indach-Systeme größere Neigungswinkel voraus als Aufdach-Systeme, um einen ausreichenden Regenwasserabfluss zu ermöglichen.

Indach-Systeme bilden mit der übrigen Dacheindeckung eine geschlossene Oberfläche und sind daher aus ästhetischer Sicht attraktiver. Zudem weist ein Indach-System eine höhere mechanische Stabilität gegenüber Schnee- und Windlasten auf. Die Kühlung der Module ist jedoch weniger effizient als beim Aufdach-System, was die Leistung und den Ertrag etwas verkleinert. Eine um 1 °C höhere Temperatur reduziert die Modulleistung um ca. 0,5 %.

 

Die Installation eines Aufdach-Systems ist in der Regel einfacher und preisgünstiger als die eines Indach-Systems. Ein Aufdach-System sorgt zudem für eine ausreichende Hinterlüftung der Solarmodule. Die Befestigungsmaterialien müssen witterungsbeständig sein.

 

Eine weiter Form ist die Flachdachmontage.

 Da Flachdächer gar nicht oder nur leicht geneigt sind, werden durch das Montagesystem die Module zwischen 6 und 13° angewinkelt Häufig wird auch eine Ost-West-Neigung genutzt, um eine höhere Flächenausnutzung zu erreichen.Um die Dachhaut nicht zu beschädigen, wird bei ausreichender Traglast das Montagesystem durch Ballastierung befestigt.

 

Auch die Montage an Fassade ist möglich:

Bei der konstruktiven Integration in Fassaden muss generell unterschieden werden zwischen dem Hinzufügen der PV-Flächen als zusätzliche Fassadenschicht und der baulichen Integration in die Fassade, deren Funktionen dann von der PV-Schicht teilweise mit übernommen werden. In beiden Fällen sind folgende Aspekte zu berücksichtigen

·        Es dürfen keine mechanischen Kräfte aus Bauwerkslasten auf/über die Module abgeleitet werden. Sie dürfen lediglich die Kräfte aus ihrem Eigengewicht und aus Windlasten aufnehmen

·        Eine Hinterlüftung der Module muss gewährleistet sein, um Modulüberhitzung und Stauwärme zu vermeiden und den Abtransport von Feuchtigkeit zu ermöglichen

·        Anschlussdosen und Verkabelung müssen für eine Wartung und ggf. Reparatur bzw. einen Austausch gut zugänglich, d. h. demontagefähig sein    

Diese Forderungen werden eingehalten, wenn das PV-System als Rahmenkonstruktion mit mindestens 20 bis 30 mm Abstand vor eine bestehende Fassade (auch eine nicht hinterlüftete Fassade/Warmfassade) montiert und punktuell an den lastabtragenden Wandflächen verankert wird. Ebenso gewährleistet werden diese Aspekte durch flächige Integration des PV-Systems in einen mehrschaligen Wandaufbau mit hinterlüfteter Außenverkleidung (Kaltfassaden), wobei die Module anstelle der Verkleidung eingesetzt werden.


 




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