1. Dachtyp, Neigung, Verschattung
Einer der wichtigsten Teile der Vor-Ort-Begehung ist die Untersuchung der geometrischen und umweltbedingten Eigenschaften des Daches. Eine Photovoltaikanlage ist nicht von sich aus „gut“ oder „schlecht“, sondern sie funktioniert auf einem bestimmten Dach in einer bestimmten Umgebung gut oder weniger gut.
Die Ausrichtung, der Neigungswinkel und die Verschattung bestimmen zusammen die erwartete Produktion. Dies sind keine isolierten Faktoren, sondern miteinander verbundene Parameter, die sowohl den jährlichen Ertrag als auch das tägliche Erzeugungsprofil des Systems beeinflussen.
Einfluss der Himmelsrichtungen auf die Produktion
Die momentane Leistung der Solarmodule hängt davon ab, in welchem Winkel die Sonnenstrahlen auf die Oberfläche des Moduls treffen. Je näher der Einfallswinkel an der Senkrechten liegt, desto höher ist die Bestrahlungsstärke pro Flächeneinheit und desto höher ist die Leistung.
Aufgrund der geografischen Lage Ungarns ist die ideale Ausrichtung nach Süden. Auf einer südlich ausgerichteten Dachfläche empfangen die Module den größten Teil des Tages die Strahlung in einem günstigen Winkel, insbesondere in den Mittagsstunden, wenn die Strahlung am intensivsten ist.
Bei Ost- oder Westausrichtung verschiebt sich die tägliche Erzeugungskurve. Bei Ostausrichtung produziert das System eher morgens mehr, bei Westausrichtung hingegen nachmittags und abends. Die jährliche Gesamtproduktion ist in der Regel geringer als bei reiner Südausrichtung, aber der Unterschied ist in vielen Fällen moderat.
Nordausgerichtete Dachflächen sind für eine herkömmliche Installation im Allgemeinen nicht günstig. Der Einfallswinkel ist über weite Strecken ungünstig, die Produktion ist gering und stark saisonal. In solchen Fällen sollte man nur spezielle Tragwerkslösungen oder die Einbeziehung anderer Dachflächen in Betracht ziehen.
Optimale und Kompromiss-Neigungswinkel
Der Neigungswinkel bestimmt, in welchem Winkel das Modul zur Horizontalen steht. Dies beeinflusst nicht nur die Sommer-, sondern auch die Winterproduktion.
In Ungarn liegt der optimale Neigungswinkel für den jährlichen Gesamtertrag typischerweise zwischen 30 und 35°. In diesem Bereich arbeitet das System ausgewogen, und der jährliche Ertrag ist nahezu maximal.
Bei Flachdächern ist der Neigungswinkel frei wählbar, hier muss jedoch ein Kompromiss zwischen Ertrag, Windlast und der verfügbaren Fläche gefunden werden. Ein größerer Neigungswinkel kann die Winterleistung verbessern, erhöht aber gleichzeitig die mechanische Belastung und kann die Anzahl der installierbaren Module reduzieren.
Bei steilen Dächern mit über 45° kann die Sommerproduktion etwas sinken, während der Winterertrag steigt. Dies ist nicht unbedingt ein Problem, aber die jährliche Erzeugungskurve weicht dann von der als optimal angesehenen Verteilung ab.
In der Praxis werden die meisten Systeme mit einem Kompromiss-Neigungswinkel gebaut, da die Gegebenheiten des Daches fest vorgegeben sind. Ein nicht idealer Neigungswinkel ist selten ein Ausschlusskriterium, sondern eher ein ertragsmindernder Faktor, der bei der Planung berücksichtigt werden muss.
Arten der Verschattung – statische und dynamische Verschattung
Die Verschattung ist eine der kritischsten Fragen bei Photovoltaikanlagen. Nicht nur, weil sie die Produktion mindert, sondern auch, weil ihre Wirkung nicht linear ist.
Als statische Verschattung bezeichnet man Schatten, die von einer konstanten Quelle stammen. Dazu gehören zum Beispiel Schornsteine, Aufbauten oder nahegelegene Wände. Diese lassen sich gut modellieren und können bei der Planung meist berücksichtigt werden.
Bei dynamischer Verschattung ändert sich die Schattenquelle im Laufe der Zeit. Dies kann das Kronendach eines Baumes oder ein angrenzendes Gebäude sein. Diese Schatten treten je nach Tageszeit und Jahreszeit unterschiedlich auf und sind daher schwerer abzuschätzen.
Einfluss der Verschattung auf die Strings
Solarmodule arbeiten in Reihenschaltung, was bedeutet, dass der Strom in der gesamten String identisch ist. Wenn ein Modul (oder auch nur eine Zellreihe) in den Schatten gerät, kann dies die Stromstärke des gesamten Strings begrenzen.
Daher ist der Effekt der Verschattung oft nicht proportional zur abgedeckten Fläche. Ein kleinerer Schatten kann einen erheblichen Leistungsabfall verursachen. Bypass-Dioden mildern den Verlust zwar, beseitigen ihn aber nicht vollständig.
Ziel einer guten Planung ist es, verschattete und unverschattete Module nicht in denselben String zu legen oder eine technische Lösung zu finden, die die Auswirkungen der Verschattung reduziert.
2. Statische Untersuchung der Dachkonstruktion
Das Photovoltaiksystem wird nicht auf die Dacheindeckung, sondern auf die tragende Dachkonstruktion montiert. Dies ist ein grundlegender Unterschied, der oft übersehen wird. Dachziegel, Bleche oder Bitumenbahnen sind nur Verkleidungen – die Lasten werden tatsächlich von Sparren, Pfetten oder der Deckenkonstruktion getragen.
Ziel der statischen Untersuchung ist es, festzustellen, ob die bestehende Konstruktion die zusätzliche Last des Photovoltaiksystems langfristig und sicher tragen kann. Ein schlecht gewählter Befestigungspunkt, ein überlasteter Sparren oder eine unterdimensionierte Verbindung kann zu strukturellen Schäden, Undichtigkeiten oder sogar Unfällen führen.
Dachkonstruktionstypen
Der erste Schritt der statischen Untersuchung ist das Verständnis des Konstruktionssystems, da der Lastpfad davon abhängt.
Bei Einfamilienhäusern ist die Sparrendachkonstruktion am häufigsten. Hier werden die Lasten über die Sparren auf den Ringanker und die Wände übertragen. Bei solchen Dächern sind Schlüsselfragen:
- der Querschnitt der Sparren,
- ihre Anordnung,
- der Zustand ihres Holzes.
Die PV-Befestigung muss in jedem Fall mit dem Sparren verbunden werden – eine Befestigung an Latten oder Schalung ist nicht ausreichend.
Bei älteren Gebäuden oder Gebäuden mit größeren Spannweiten sind Pfettendächer häufig, bei denen die Sparren auf Pfetten aufliegen. Hier wird die Last zuerst auf die Pfette und dann über die Auflager auf die tragende Konstruktion übertragen. Es ist wichtig zu verstehen, dass bei solchen Dächern die Lastverteilung komplexer ist und nicht alle Elemente auf die gleiche Weise wirken.
Bei Flachdächern ist die statische Situation völlig anders. Hier tragen typischerweise Stahlbetondecken oder Trapezbleche die Lasten. Das Photovoltaiksystem kann durchdringend befestigt oder ballasted sein. In diesem Fall müssen nicht nur das Eigengewicht, sondern auch konzentrierte Punktlasten und die durch Wind verursachte Auftriebskraft untersucht werden.
Lasten: Eigengewicht, Wind, Schnee
Die Auswirkungen eines Photovoltaiksystems können nicht ausschließlich auf das Gewicht der Module reduziert werden. Drei Hauptlastarten müssen berücksichtigt werden, die auch gleichzeitig auftreten können.
1. Eigengewicht
- der Module,
- der Tragkonstruktion,
- der Schienen,
- der Befestigungselemente
Gesamtgewicht.
Dies ist eine konstante Belastung, die eine ständige Beanspruchung darstellt. Obwohl sie an sich nicht extrem ist, kann sie bei alten oder schwächeren Konstruktionen langfristig ermüdend wirken.
2. Schneelast
Die Schneelast ist saisonal, aber in Ungarn nicht zu vernachlässigen. Solarmodule verändern das Verhalten des Schnees auf dem Dach. In einigen Fällen bleibt der Schnee liegen, in anderen rutscht er ab und staut sich an.
Dies kann lokal zu einer höheren Belastung als erwartet führen, insbesondere in der Nähe der Traufe oder bei Durchbrüchen.
3. Windlast
Die Windlast ist einer der am häufigsten unterschätzten Faktoren. Wind drückt das System nicht nur nach unten, sondern erzeugt auch Auftrieb. An den Rändern und Ecken des Daches kann ein besonders starker Sog entstehen. Luft, die unter die Module gelangt, kann erhebliche Kräfte erzeugen, daher müssen die Befestigungen nicht nur auf Druck, sondern auch auf Zug ausgelegt sein.
Ein Photovoltaiksystem ist kein aerodynamisch neutrales Element.
Überprüfung der Befestigungspunkte
Einer der wichtigsten praktischen Teile der statischen Untersuchung ist die Überprüfung der Befestigungspunkte. Hier entscheidet sich, ob das System tatsächlich auf der tragenden Konstruktion ruht.
Bei der Vor-Ort-Begehung müssen folgende Punkte geklärt werden:
- wo die Sparren oder Pfetten verlaufen,
- welches Material und welchen Zustand sie haben,
- wie ihre Anordnung ist.
Das Befestigungselement muss immer in ein tragendes Element eingreifen, mit ausreichender Eindringtiefe und der richtigen Schraubenqualität. Das Durchbohren der Dacheindeckung ist an sich kein Problem, aber die Wasserdichtigkeit und der Schutz des Holzes sind kritische Fragen.
Bei Flachdächern ist die Situation noch komplexer. Bei durchdringender Befestigung muss die Tragfähigkeit der Deckenkonstruktion untersucht werden. Bei ballastierten Systemen muss geprüft werden, ob das Dach das zusätzliche Gewicht ohne bleibende Verformung oder Beschädigung der Abdichtung tragen kann.
Wann ist ein statisches Gutachten erforderlich?
Ein statisches Gutachten ist dann sinnvoll, wenn die Tragfähigkeit der Konstruktion aufgrund der örtlichen Untersuchung nicht eindeutig ist oder das System eine überdurchschnittliche Beanspruchung darstellt.
Typische Fälle:
- alte oder unbekannte Dachkonstruktion,
- umgebautes, verstärktes oder angebautes Dach,
- großflächiges Photovoltaikfeld,
- ballastiertes System auf Flachdach,
- Industrie- oder weitgespanntes Gebäude.
Ein statisches Gutachten ist keine administrative Formalität, sondern ein Instrument zur Risikominderung. Der Sachverständige bestätigt rechnerisch, dass die Konstruktion die Last sicher tragen kann, oder schlägt bei Bedarf Verstärkungsmaßnahmen vor.
Wichtig zu verstehen: Ein nachträglich auftretendes statisches Problem lässt sich nicht einfach beheben. Ein gerissener Sparren, ein abgesunkenes Dach oder ein Wasserschaden kann bereits schwerwiegende Folgen haben – sowohl technisch als auch finanziell.
3. Vermessung des elektrischen Netzes
Das Photovoltaiksystem ist keine eigenständige Anlage, sondern arbeitet eng mit dem bestehenden elektrischen Netz des Gebäudes zusammen. Daher reicht es bei der Vor-Ort-Begehung nicht aus, nur das Dach und die Anordnung der Module zu untersuchen – es muss auch genau erfasst werden, in welchem Zustand sich das Netz befindet, was es tragen kann und welche Einschränkungen es gibt.
Viele problematische Installationen sind nicht auf Fehler der Solarmodule oder des Wechselrichters zurückzuführen, sondern darauf, dass das bestehende Netz nicht ausreichend genau untersucht wurde.
Phasenzahl und Anschlussleistung
Der erste Schritt der elektrischen Vermessung ist die Bestimmung, ob das Gebäude einen einphasigen oder dreiphasigen Anschluss besitzt und wie hoch die verfügbare Anschlussleistung ist.
Bei einem einphasigen Netz erfolgen alle Verbraucher und die Photovoltaik-Einspeisung über eine einzige Phase. Dies:
- begrenzt die Leistung des installierbaren Wechselrichters,
- erhöht das Risiko einer Überlastung der betreffenden Phase,
- kann das System anfälliger für Spannungsschwankungen machen.
Bei einem dreiphasigen Netz können Last und Einspeisung auf die drei Phasen verteilt werden, was einen stabileren und leistungsstärkeren Betrieb ermöglicht.
Die Anschlussleistung gibt an, welche maximale Leistung das Netz bereitstellen oder aufnehmen kann. Dies ist nicht nur eine Begrenzung auf der Verbrauchsseite, sondern auch auf der Photovoltaik-Einspeiseseite. Wenn die Leistung des geplanten Systems diese überschreitet, kann ein Netzausbau erforderlich sein.
Zustand des Zählerplatzes
Der Zählerplatz ist der primäre Verbindungspunkt zwischen dem Photovoltaiksystem und dem öffentlichen Netz. Sein Zustand bestimmt, ob das System rechtlich und sicher angeschlossen werden kann.
Bei der Begehung muss geprüft werden, ob der Zählerplatz:
- den geltenden technischen Vorschriften entspricht,
- über einen ausreichenden Berührungsschutz verfügt,
- für die Messung eines bidirektionalen Energieflusses geeignet ist.
Bei älteren Zählerplätzen ist eine veraltete Bauweise, ein unzureichender Schutz oder eine von der Norm abweichende Ausführung ein häufiges Problem. In solchen Fällen ist vor der Installation des Photovoltaiksystems eine Modernisierung des Zählerplatzes unerlässlich.
Es ist wichtig zu verstehen, dass der Zählerplatz nicht nur ein administrativer Punkt, sondern auch ein elektrisches Sicherheitselement ist.
Kapazität des Verteilerschaltschranks
Der Verteilerschrank ist die Zentrale des internen Gebäudenetzes. Hier befinden sich Überstromschutzvorrichtungen, Fehlerstrom-Schutzschalter und von hier aus gehen die verschiedenen Stromkreise ab.
Bei alten Verteilerschränken ist es häufig der Fall, dass die Ausführung nicht mehr den aktuellen Normen entspricht. In solchen Fällen kann das Photovoltaiksystem nur zusammen mit einer Modernisierung des Verteilerschranks sicher installiert werden.
Vorhandensein und Qualität der Erdung
Die Erdung ist eines der wichtigsten, aber oft unterschätzten Elemente eines Photovoltaiksystems.
Es handelt sich nicht nur um eine Frage des Berührungsschutzes, sondern auch um die Grundlage für einen störungsfreien Betrieb des Systems. Das Fehlen einer geeigneten Erdung:
Bei der Begehung muss geklärt werden:
- ob ein Erdungssystem vorhanden ist,
- ob es korrekt an den Verteilerschrank angeschlossen ist,
- ob es für die Integration des Photovoltaiksystems geeignet ist.
Die Frage der Erdung kann nicht nachträglich „hinzugefügt“ werden, ohne die Sicherheit des Systems zu beeinträchtigen. Daher muss dies bereits bei der Vor-Ort-Begehung eindeutig geklärt werden.
4. Typische Fehler bei der Begehung
Ziel der Vor-Ort-Begehung ist es nicht, einfach die erforderlichen Daten „abzuhaken“. Das eigentliche Ziel ist es, Risiken rechtzeitig zu erkennen, die später zu Leistungseinbußen, technischen Problemen oder sogar rechtlichen und Sicherheitsbedenken führen können.
Die Praxis zeigt, dass das Schicksal der meisten problematischen Photovoltaikanlagen bereits bei der Begehung entschieden wird. Nicht unbedingt aufgrund offensichtlicher Fehler, sondern aufgrund kleiner, vernachlässigter Details.
Ignorieren von Schatten
Einer der typischsten und oft kostspieligsten Fehler ist die Unterschätzung der Verschattung.
Dies ist oft darauf zurückzuführen, dass die Begehung zu einer bestimmten Tageszeit durchgeführt wird und die dort festgestellten Lichtverhältnisse als allgemeingültig angesehen werden. Wenn beispielsweise die Ortsbesichtigung am Vormittag bei voller Sonneneinstrahlung stattfindet, kann leicht übersehen werden, dass am Nachmittag der Schatten des Nachbargebäudes das Dach bereits berührt.
In Wirklichkeit ist Schatten ein zeitlich veränderliches Phänomen. Das Laub eines Baumes, ein Schornstein oder eine nahegelegene Wand werfen zu unterschiedlichen Tageszeiten unterschiedliche Schatten, bilden zu verschiedenen Jahreszeiten unterschiedliche Winkel und können unterschiedlich lang sein.
Ein häufiger Fehler ist auch, dass die Verschattung nur auf Modulebene untersucht wird, während der Verlust tatsächlich auf Stringebene auftritt. Ein einziges teilweise verschattetes Modul kann den Strom der gesamten Reihe begrenzen, insbesondere wenn die Verschattung regelmäßig wiederkehrt.
Die Verschattung muss also immer im Raum und in der Zeit interpretiert werden, eine Entscheidung allein auf Basis einer Momentaufnahme ist nicht ausreichend.
Unterschätzung des Dachzustands
Ein weiterer häufiger Fehler ist die oberflächliche Beurteilung des Dachzustands.
In vielen Fällen ist das Dach „auf den ersten Blick in Ordnung“, und die Untersuchung wird damit als abgeschlossen betrachtet. Dabei beträgt die erwartete Lebensdauer einer Photovoltaikanlage 25-30 Jahre. Wenn die Dacheindeckung oder die tragende Konstruktion nicht so lange betriebssicher bleibt, birgt die Installation der Anlage ein langfristiges Risiko.
Eine spätere Dachsanierung kann den teilweisen oder vollständigen Rückbau der Photovoltaikanlage erforderlich machen. Dies bedeutet nicht nur zusätzliche Kosten, sondern auch neue Montage- und Dichtigkeitsrisiken.
Bei der Begehung bleiben oft beispielsweise verborgen:
- veraltete, rissige Dacheindeckungen,
- verrottendes Holz,
- nicht dokumentierte Umbauten,
- Spuren früherer Undichtigkeiten.
Die Unterschätzung des Dachzustands ist nicht nur ein technischer, sondern auch ein wirtschaftlicher Fehler. Eine vorausschauende, bewusste Sanierung ist in vielen Fällen günstiger als ein späterer Zwangsabbruch.
Ignorieren von Netzbeschränkungen
Der dritte typische Fehler ist das Ignorieren der Beschränkungen des bestehenden elektrischen Netzes. Dies rührt in der Regel daher, dass sich die Begehung zu sehr auf die Photovoltaikseite konzentriert und den Anschlusspunkt und das Gebäudenetz nicht ausreichend genau untersucht.
Es kann beispielsweise vorkommen, dass:
- die geplante Wechselrichterleistung die verfügbare Anschlussleistung übersteigt,
- das einphasige Netz für die gewünschte Einspeisung nicht geeignet ist,
- der Zählerplatz nicht den aktuellen technischen Vorschriften entspricht.
In solchen Fällen könnte das System zwar physisch installiert werden, wäre aber rechtlich oder technisch nicht an das Netz anschließbar.
Die Vor-Ort-Begehung ist also nicht nur eine Datenerfassung. Sie ist eigentlich eine Risikoanalyse, deren Ziel es ist, die Planung des Systems realistisch, technisch fundiert und langfristig nachhaltig zu gestalten.
