Wichtige Aspekte der Planung einer Indach-Solaranlage

Wenn man sich für die Installation einer Indach-Solaranlage entschieden hat, ist eine gute Planung unbedingt notwendig, um eine langfristige Betriebssicherheit und gute Erträge sicherzustellen. Bei Neubauten können meist exakte Pläne berücksichtigt werden. Bei Dachrenovierungen hingegen werden Indach-Solaranlagen auf bestehende Gebäude eingebaut, von denen oft keine exakten Pläne vorhanden sind. Daher ist die genaue Aufnahme des Daches inkl. Dachobjekten sehr wichtig, um Verschattungen durch Kamine, Abluft- und Dunstrohre etc. berücksichtigen zu können. Verschattungen zu identifizieren und zu vermeiden muss bei der  Planung einer Indach-Solaranlage eine hohe Priorität erhalten. 

Wenn die Verschattungssimulation eine höhere Jahresverschattung eines Moduls als 3 % ergibt, empfiehlt Swisspearl als Richtwert, an diesen Stellen statt Solarmodule Ergänzungsplatten zu verlegen. Swisspearl bietet solche Ergänzungsplatten in zu den Solarmodulen passenden Farbtönen an. 

Eine intensive Verschattung kann grosse Auswirkungen auf die elektrischen und thermischen Eigenschaften des Solarmoduls haben. Da bei Indach-Solaranlagen das Modul die Dachaussenhaut selbst darstellt, ist es wichtig, dass die Module langfristig perfekt funktionieren und keine Schäden auftreten. 

Als kritisch anzusehen sind insbesondere harte Schatten von nahe am Modul befindlichen Objekten. Diese werfen lokal begrenzte und nur langsam wandernde Schatten, so dass die betroffenen Teilbereiche eines Moduls über längere Dauer sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind.  

Weshalb entstehen diese hohen Temperaturen? 

Eine Solarzelle erzeugt Strom, wenn sie Sonnenlicht bekommt. Liegt ein Teil eines Moduls zum Beispiel durch ein Abzugsrohr oder einen Kamin im Schatten, produzieren die betroffenen Zellen weniger oder gar keinen Strom. Die anderen, unverschatteten Zellen im gleichen Modul erzeugen jedoch weiterhin Strom, der durch die verschatteten Zellen fliessen muss. Weil diese aber keine Energie mehr liefern können, wirken sie wie ein Hindernis für den Strom. Dabei entsteht Wärme; ähnlich wie bei einem elektrischen Widerstand. Wird die Zelle über längere Zeit so belastet, kann sie sich stark erhitzen. Es entsteht ein sogenannter Hotspot, der die Zelle dauerhaft beschädigt. 

Bereits eine Teilverschattung von der Fläche einer halben Visitenkarte hat einen grossen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften eines Moduls und kann einen Leistungsverlust im hohen einstelligen Prozentbereich zur Folge haben. Die im Modul integrierten Bypassdioden begrenzen zwar den Einfluss auf die restlichen Module im Strang, können aber die Erwärmung der betroffenen Solarzellen nicht verhindern.  

Die thermischen Auswirkungen einer Teilverschattung auf die Funktionsfähigkeit und Effizienz können auf Dauer schwerwiegend sein. Die betroffene Zelle wird vom Stromlieferanten zum Stromverbraucher und erhitzt sich. Bei Ausfall der Bypassdiode kann sich im ungünstigsten Fall sogar ein Hot Spot bilden. 

Verschattungen können beispielsweise durch Kamine, Dunstrohre, Firstentlüftung, Blitzschutzklemmen, Dachfenster, Schneefänger, Anschlussbleche oder Absturzsicherungshaken entstehen. Oft bringt der Spengler, nachdem der Solarteur das Dach fertiggestellt hat, Anschlussbleche oder andere Objekte an, die zu Verschattungen führen. Daher ist eine gute Absprache zwischen den beiden Gewerken sowie eine Endkontrolle durch den Solarteur überaus wichtig. 

Aber auch durch Büsche und Bäume können mit der Zeit Verschattungen entstehen. Dies ist ein Thema, das vor allem die Eigentümer von Solaranlagen über die Zeit im Auge behalten müssen. 

Die Swisspearl bietet ein Simulationstool zur Berechnung von Verschattungen an. Damit können der Jahresertrag des Solardaches berechnet und die Stellen ermittelt werden, die bei der Planung entweder mit einem nicht verschalteten Solarmodul oder mit Ergänzungsplatten eingedeckt werden sollten. Neben Unterstützung bei der Verschattungsanalyse bietet Swisspearl auch Unterstützung und Beratung zur Anordnung und sinnvollen Verschaltung der Module an. Da jedes Dach anders ist, ist eine sorgfältige Planung der Platzierung der Module und ihrer Verschaltung wichtig.  

In Regionen, in denen im Winter viel Schnee auf den Dächern liegt, ist es sinnvoll, die unteren Module separat zu verschalten. Wenn der Schnee vom oberen Teil des Daches herunterrutscht, können alle oberen, zusammen verschalteten Module eine gute Leistung erbringen. 

Bezüglich der thermischen Auswirkungen ist auch eine effiziente Hinterlüftung des Daches zu beachten. Ein sehr gutes Beispiel ist das Dach der Fischzucht in Klosters, die wir im Abschnitt Projekte in unseren Solar News vorgestellt haben. Hier wurde bei den Regenrinnen ein Zwischenraum freigelassen, in den die Luft eindringen kann. Diese erwärmt sich, sobald die Module der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, und steigt nach oben, wo sie über eine Lüftungsöffnung unter dem Dachfirst wieder austreten kann. 

Das Dach der Fischzucht wurde so geplant, dass nur eine sehr geringe Verschattung auftreten kann. Entlüftungsrohre werden nicht über das Dach sondern über die Fassade ausgeführt. Die durch die Schneefänge bewirkte Verschattung wurde durch das Unterlegen eine Unterkonstruktion mit Aluminiumplatten neutralisiert. Ein sehr sorgfältig, mit viel Wissen und Erfahrung und in Zusammenarbeit mit dem Dachdecker geplantes Dach, das eine sehr gute Effizienz aufweist.  

Die Anordnung der Module und die Planung von Flächen mit Ergänzungsplatten sind für die Ästhetik eines Daches sehr wichtig. Es muss auch entschieden werden, ob eventuell matte, satinierte Module eingesetzt oder mit farbigen Modulen gearbeitet werden soll, wie sie Swisspearl seit diesem Jahr anbietet. Grössere Modulfelder sowie saubere Abschlüsse und Übergänge sind für die Optik sehr wichtig. 

Um die Planerinnen und Planer bei ihrer Arbeit optimal zu unterstützen, stellt Swisspearl detaillierte Verlegeanleitungen zur Verfügung.