Kai
Wetterfest und ganz leicht gemacht
Egal ob große Dachanlage, freistehende Inselanlage, kleines Balkonkraftwerk oder irgendetwas dazwischen, eine Solaranlage ist immer sinnvoll. Die Technik ist einfach und günstig geworden und auch die Installation der Module ist für Heimwerker gut zu schaffen. Verschiedene Baukastensysteme, Aluminiumprofile und Verbindungsstücke ermöglichen dabei einen schnellen Baufortschritt.
Doch was ist, wenn die fertigen Systeme nicht gefallen oder zu den örtlichen Gegebenheiten oder den Solarmodulen nicht passen? Dann kann mit einfachen Konstruktionen trotzdem eine stabile Aufständerung erstellt werden!
Hier wollen wir die Montage von zwei Solarmodulen an einer Werkstattfassade zeigen. Die Verkabelung und der elektrische Anschluss sollen in diesem Artikel nicht behandelt werden.
Die ausgewählten Solarmodule sollen im Querformat montiert werden und dem Werkstattfenster etwas Schatten spenden. Die Befestigung entspricht damit in etwa einer Vordachmontage.
Achtung: Informieren Sie sich, ob in Ihrem Fall Vorschriften zur Überkopfverglasung Anwendung finden. Das ist zum Beispiel im öffentlichen Raum oder bei Mietobjekten sehr wahrscheinlich. Ein eventueller Glasbruch der Solarmodule darf die Verkehrssicherheit darunter nicht gefährden.
Prinzipiell ist eine Aufständerung nur ein Dreieck aus Aluminiumprofilen. Doch bereits bei der Planung sollte der endgültige Aufstellwinkel der Module festgelegt werden. In unseren Breiten sind bei Südausrichtung etwa 35° zum Boden ein guter Wert, um mittags die meiste Kraft der Sonne einzufangen. Bei mehr westlicher oder östlicher Ausrichtung sollte der Winkel erhöht werden, das heißt, die Paneele sollten steiler zum Boden stehen. So wird dem niedrigeren Sonnenstand in dieser Himmelsrichtung Rechnung getragen. Denn grundsätzlich funktionieren Solarmodule am besten, wenn die Sonnenstrahlen rechtwinklig auftreffen.
Genauere Empfehlungen zu Ihrem Standort finden Sie im Internet unter den Suchbegriffen ‚Neigungswinkel Photovoltaik‘ bei Google.
Aluminiumprofile sind ideal für Solaraufständerungen. Sie bringen nur wenig Gewicht aufs Dach, sind aber trotzdem stabil, wetterfest und rostfrei. Da auch die Rahmen der Solarmodule aus Aluminium bestehen, sind auch Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der Materialien nicht zu erwarten. Zudem lässt sich Aluminium ganz leicht selbst bearbeiten!
Der verwendete Aluwinkel in der Variante 50 x 30 x 3 mm ist hier im Shop zu finden. 40 x 40 x 3 mm ist auch möglich, bei windgeschützter Lage könnte auch 30 x 30 x 3 mm verwendet werden.
Die Befestigung an der Wand kann mit einem langen, durchgehenden Alu-Profil erfolgen. Um Material zu sparen, könnte man jedoch auch kürzere Aluprofile benutzen: Diese werden nur dort montiert, wo Träger- und Stützprofile an die Wand stoßen. Dadurch ist der Aufwand beim Messen und Anzeichnen natürlich etwas größer.
Für die Mauerwinkel in unserem Beispiel wurde ein Aluprofil mit den Maßen 40 x 40 x 3 mm gewählt, um rund um die Bohrlöcher noch genug Material für eventuelle Korrekturen zu haben. Bohrungen in Mauerwerk wandern leicht aus.
Beginnen wir die Planung:
Obere Träger
Hierzu muss man wissen, wie breit die Solarmodule sind. Also entweder nachmessen oder das Datenblatt des Herstellers studieren!
Die oberen Träger müssen in unserem Fall länger sein, als die Solarmodule breit sind, denn der Träger wird in den Mauerwinkel geschraubt. Dadurch geht für die Paneelmontage natürlich noch etwas Länge verloren. Hier wurden 100 mm mehr eingeplant, was schon recht knapp ausging. Wählen Sie lieber etwas mehr. Denn:
Ein wenig Abstand zur Wand ist durchaus sinnvoll. Ein Spalt zur Wand und zwischen den Modulen reduziert die Windlast, da der Winddruck sich nicht mehr ganz so stark unter dem Modul stauen kann. Nebenher entsteht durch die Schräge der Module auch ein gewisser Kamineffekt, der für eine passive Kühlung der Module genutzt werden kann: Warme Luft steigt durch den Spalt zur Fassade hoch (Konvektion!), kühlere Luft strömt unter die Module nach. Da der Wirkungsgrad der Solarmodule mit steigender Temperatur abnimmt, ist (kostenlose) Luftbewegung zur Kühlung der Module sehr praktisch.
Bei den hier verwendeten Solarmodulen gab es im Rahmen bereits Montagebohrungen für M8-Schrauben. Alternativ kann auch mit Klemmwinkeln für die handelsüblichen Solar-Montagesysteme gearbeitet werden – hierfür wird dann allerdings auch ein etwas längerer Träger benötigt, da die Klemmwinkel rund um die Module greifen und auf dem Träger verschraubt werden müssen.
Apropos Schrauben: Ich habe mich für Edelstahlschrauben und Muttern mit Sperrzahnflansch entschieden. So spare ich mir auf der Leiter das Hantieren mit Unterlegscheiben und selbstsichernden Muttern, denn der Sperrzahnflansch vereint auf ganz bequeme Weise Schraubensicherung mit Auflageverbreiterung.
Untere Stützen
Wie werden die Module von unten unterstützt? Auch hier verwenden wir Aluminiumwinkel. Die Länge der unteren Stützen kann frei gewählt werden. Um Zeit an der Säge zu sparen, wurde hier für die Aluprofile die gleiche Länge wie oben genommen. Lediglich am Fenster war ein längerer Aluwinkel nötig.
Generell sind jedoch längere Stützen besser: An windigen Einbaulagen sind die Maueranker ständig wechselnden Belastungen ausgesetzt. Winddruck, Windsog und damit auch Vibrationen zerren an den Befestigungspunkten. Längere Stützen verteilen diese Kräfte besser und helfen dabei, die Belastungen an den Mauerankern zu senken.
Mauerwinkel
Auch hier können die Abmessungen frei gewählt werden. Da in unserem Fall die Werkstattwand recht alt war und der Zustand schwer zu beurteilen war, wurden längere Aluwinkel gewählt (200 mm). So gewinnt man Platz für eine zweite Befestigungsbohrung und damit zusätzliche Sicherheit, falls eine einzelne Bohrung doch nicht so tragfähig sein sollte.
Maueranker im Außenbereich werden mit A4- bzw. V4A-Gewindestangen und Verbundmörtel erstellt. Mit Verbundmörtel, auch als Injektionsmörtel bekannt, lassen sich sehr stabile, spreizdruck- und spannungsfreie Verankerungen erstellen – perfekt für eventuell schon gerissenen Beton oder Vollmauerwerk sowie Hohl- oder Lochziegel.
Ist die Wand massiv und ganz sicher tragfähig, reicht vielleicht auch ein einzelner stärkerer Aluwinkel (zum Beispiel 50x50x5 mm aus unserem Shop) mit nur einem Schwerlastanker.
Beachten Sie auf jeden Fall die Verhältnisse an der Wand: In unserem Beispiel wurde für die Befestigungswinkel eine alte Zierverblendung aus Bitumenfaser stellenweise entfernt. Das ist in diesem Fall so gewollt und unkritisch, da die Blenden ohnehin bald ausgetauscht werden müssten.
Mehr Sorgfalt ist nötig, wenn die Befestigung an einer modernen Fassade geplant ist, die eine Außendämmung hat. In dem Fall sollte darauf geachtet werden, die Dämmung möglichst wenig zu beschädigen, so dass keine größeren Kältebrücken entstehen. Ziehen Sie im Zweifelsfall einen Experten zu Rate.
Vorbereitung der Alu-Profile
Es empfiehlt sich, die Profile gleich im gewünschten Winkel auf Gehrung zu schneiden. So kommt zum Kraftschluss durch die Verschraubung dann auch gleich ein Formschluss! Die Gehrungen können mit einer Metall-Bügelsäge, einem Winkelschleifer, einer Metall-Kappsäge, einer Bandsäge oder Ähnlichem gemacht werden.
Tipp: Die Zuschnitte aus unserem Shop können auch gleich mit Gehrungsschnitt bestellt werden – so spart man sich noch etwas mehr Zeit!
Im Bild wird eine Papp-Schablone verwendet, um den Winkel zwischen Träger und Mauerwinkel, Stütze und Mauerwinkel und zwischen Träger- und Stützprofil schnell anzeichnen zu können. Auch die Bohrlöcher können auf diese Weise markiert werden.
Bohrungen in den Profilen
Die Alu-Profile, die als Mauerwinkel verwendet werden sollen, sind alle völlig identisch. Daher ist es sinnvoll, sich auf der Tischbohrmaschine gleich eine Führung zu bauen: Ein paar Brettchen mit Schraubzwingen fixiert, so spart man Zeit fürs Anzeichnen und Körnen. Auch ein zweiachsiger, vielleicht sogar drehbarer Maschinenschraubstock kann sich hier sehr nützlich erweisen. Aber für die einfache Werkstatt reichen auch angeklemmte Brettchen.
Diese Führung kann mit Einschränkungen auch für die Träger verwendet werden, aber Vorsicht: Bei den Trägerprofilen hat man es mit spiegelbildlichen Bauteilen zu tun! Zur Sicherheit lieber alle Aluprofile einmal vor sich auf dem Boden ausbreiten, die Situation an der Wand visualisieren und an den Profilen Markierungen anbringen, um festzulegen, wohin das Profil gehört. Beim Anbringen der Bohrungen unterlaufen so weniger Fehler und es geht auch schneller.
In die oberen Tragprofile wurden im horizontal liegenden Schenkel je zwei Bohrungen exakt im Abstand der vorhandenen Bohrungen des Solar-Modulrahmens gesetzt. Hier liegen später die Solarmodule auf. Das Modul soll mit dem Winkel abschließen oder diesen ganz leicht überragen – so kann Regenwasser von den Solarmodulen direkt von der Modulkante abtropfen.
Der vertikale Schenkel (der „seitliche Schenkel“) wird auf Gehrung geschnitten und erhält an beiden Enden je eine Bohrung für die Befestigungsschrauben. Die Bohrungen für die unteren Stützen sind bei mir ein wenig nach innen gerückt: So kann abtropfendes Regenwasser vom oberen Träger nicht mehr so leicht an der Stütze entlang zum Mauerwerk laufen.
Bohrungsdurchmesser: Für M8 werden in der Regel Löcher mit 8,4 mm Durchmesser gebohrt. Es spricht aber auch nichts dagegen, die Bohrungen mit 9 oder sogar 10 mm Durchmesser durchzuführen. Dank der breiten Schraubenflansche ist das gar kein Problem. So bleibt sogar noch etwas Spielraum, um die Ausrichtung der Profile eventuell zu korrigieren.
Montageschritte
– Maueranker nach Anwendungsvorschrift setzen und aushärten lassen. Das Aushärten dauert je nach Produkt und Außentemperatur nur etwa 45 Minuten, kann aber auch einfach über Nacht erfolgen – man verschätzt sich sehr leicht, wie viel Zeit die gründliche Reinigung der Bohrlöcher tatsächlich in Anspruch nimmt.
– Mauerwinkel an Mauerankern möglichst lotrecht ausrichten und die Mauerwinkel auf der gleichen Höhe waagerecht zueinander. Maueranker nicht zu fest verschrauben, das empfohlene Drehmoment hierfür steht meist auf der Kartusche des Injektionsmörtels (bei M8 etwa 10 Nm, „handfest“).
– Träger- und Stützprofile an die Mauerwinkel und alles miteinander verschrauben.
– Solarmodule auf die Träger auflegen und verschrauben. Falls hier ein bestimmtes Drehmoment im Datenblatt verlangt wird: Drehmomentschlüssel aus dem Fahrradbereich sind recht günstig und der Einstellbereich beginnt oft schon bei 2 Nm. Beim Auflegen der Module empfiehlt sich ein Gerüst und eine zweite Person! Auch sollte es nicht allzu windig sein: Wer will mit seinem Modul schon vom Gerüst segeln?
– Elektrische Verbindung von den Solarmodulen zum Wechselrichter herstellen, Wechselrichter mit der restlichen Hauselektrik oder den String direkt mit dem Speicher verbinden.
– Sonne tanken.
Alles klar? Dann wünschen wir viel Freude mit Ihrer Solaranlage!
Nachbetrachtungen
Aluminiumprofile machen es sehr leicht, stabile und wetterfeste Konstruktionen zu bauen.
Hierfür können Sie nach Geschmack natürlich auch andere Profilformen benutzen, wie zum Beispiel U-Profile (aus unserem Shop). Wählen Sie hierzu Größen, die möglichst exakt ineinanderpassen. So können Sie die ganze Aufständerung nur mit dieser Profilart konstruieren.
Auch die Kombination mit Vierkantrohren ist möglich: Der obere Träger wäre dann ein U-Profil, das in eine Mauerbefestigung aus einem etwas größeren U-Profil gesteckt und verschraubt wird. Ein Vierkantrohr, das in das obere Trägerprofil passt, ergibt dann eine optisch noch ansprechendere Stütze. Als untere Mauerbefestigung kommt dann ein weiteres U-Profil zum Einsatz.
Die Auswahl an Profilvarianten bei metallparadies.de ist so groß, dass sich sehr viele mögliche Kombinationen und Bauweisen finden lassen. Viel Spaß beim Tüfteln und Selbermachen!
