Doppelt gemoppelt
Ein Hersteller, der sich schon lange mit der PV- und Solarthermie-Technik beschäftigt, legt nun mit einem Solar-Hybridsystem nach und nutzt die Abwärme vom Dach. Mit dieser speziellen Technik wird Solarstrom mit solarer Wärme kombiniert und so die Sonnenenergie doppelt genutzt.
Dirk Meinhardt, Spezialist für Metall- und Glasbau, hat mit seinem Unternehmen Aluart Systembau schon viele außergewöhnliche Objekte umgesetzt, beispielsweise die Glaskuppeln auf dem Elefantenhaus des Kölner Zoos oder die Eingangspforten eines Parkdecks in Baden-Baden, eine geschwungene Metall-und-Glas-Konstruktion. Geschult durch die Anforderungen anspruchsvoller Architekten-Konstruktionen wuchs die Erkenntnis, dass Solardächer auch nichts anderes sind als große Glaskonstruktionen. Blieb nur noch die Aufgabe, eine Indachlösung auszutüfteln, die wirklich mit allen am Markt erhältlichen Modulen wetterdicht ist und trotzdem eine kontrollierte optimale Hinter- beziehungsweise Belüftung aufweist.
Meinhardts Konstruktionssystem für die Indachanlage löst diese Anforderung zuverlässig, indem es eine sichere und gleichzeitig einfache Verbindung von Unterkonstruktion und Solarmodulen schafft. Die Systemteile können dabei problemlos von einem geschulten Fachhandwerker montiert werden. Gleichzeitig lassen sich Verglasungen, Fenster und Entrauchungsanlagen funktional und dem Stand der Technik entsprechend in das System integrieren, sodass Wohnhäuser und Hallen auch über das Dach beleuchtet, belüftet und entraucht werden können.
Der Tüftler nutzt die Abwärme
Durch einen optimalen Abstand zwischen Unterdach und Solarmodulen sowie einen daran angepassten, schlagregensicheren offenen First erreichte der Entwickler, Tüftler und kreative Kopf Dirk Meinhardt die perfekte Hinterlüftung des Systems. Diese ist unabdingbar für die Effizienz des Solardachs als Indachlösung. Denn die Solarzellen bringen nur dann eine gute Ausbeute, wenn die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme unter den Solarzellen kontrolliert abfließen kann. Warum also diese Wärme nicht nutzen, um Wasser zu erwärmen? Die Fachhandwerker montieren dafür Absorber unter den Modulen, die die Strahlungs- und Prozesswärme abnehmen und mithilfe des Wärmetauschers im Pufferspeicher abgeben. Der Warmwasserspeicher wird so großzügig dimensioniert, dass übers Jahr genügend Wärme zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung zur Verfügung steht.
Die Erfindung von Dirk Meinhardt sorgt an mindestens 250 Tagen im Jahr für einen Stromüberschuss, während sie nur an den 20 wetterbedingt schlechtesten Tagen im Jahr zu wenig Strom liefert. Im Sommer wird durch die Absorber die Wärme weggenommen und damit die Anlage gekühlt. Auf diese Weise erhöht sich nicht nur die Anlagenleistung, sondern auch die Lebensdauer der Anlage. Im Winter wird die systemeigene Energie zum Abtauen der vereisten oder schneebedeckten Solarzellen genutzt, indem die Grundwärme aus dem Pufferspeicher/Schichtspeicher über die Absorberschlangen aufs Dach gebracht wird (auch als Film auf www.aluartsysteme.de zu sehen). Dadurch kommt auch an bitterkalten Tagen die Stromproduktion wieder in Gang. Mit einem Akku als Speichermedium kann Strom aus der Tagesproduktion nachts verwendet werden. Übers Jahr gesehen erwirtschaftet die Hybrid-Solaranlage auf jeden Fall einen Überschuss, der Strom-Zukäufe ausgleicht.
Dachaufbau – logisch durchdacht
Der logisch durchdachte Systemaufbau beginnt auf dem Unterdach. Die Mitarbeiter des Unternehmens Aluart Systembau oder die von Aluart geschulten Fachhandwerker erstellen eine statisch ausreichende Konstruktion. Die Module aller Hersteller können verwendet werden, da die Befestigungsraster den Maßen der Module angepasst werden. Das Systemraster wird durch die Modulabmessungen vorgegeben und auf die Schalung oder Lattung montiert, ohne die Sparrenabstände berücksichtigen zu müssen.
Hinterlüftung in Längsrichtung
Die Handwerker bereiten nun die Wärmerückgewinnung vor, indem sie die Kupfer-Absorber vormontieren. Diese werden später mit Glykol gefüllt. Sie sind so optimiert, dass eine Temperatur von 45 °C am Modul abgenommen wird. Die Hinterlüftung und damit auch die Ausrichtung der Absorber verläuft von unten nach oben. Die kontrollierte Hinterlüftung nach oben/längs ist wichtig, um eine stetige Zirkulation zu erreichen. Durch den schlagregensicheren offenen First kann die nach oben steigende Wärme entweichen, sodass ein gleichmäßiger Wärmestrom (Konvektion) entsteht. Die vorbeiströmende Wärme sowie die Abstrahlwärme der Module werden später vom Absorber aufgenommen. Die Absorber werden im optimalen Hinterlüftungsabstand vormontiert, das heißt, sie werden verbunden und verpresst. Danach folgt die Montage der PV-Module. Die vormontierten Absorber werden auf der Unterseite der Module eingehängt.
Kontrollierte Entwässerung
Das Montagesystem besteht aus den Sparrenprofilen sowie Riegelprofilen, die ins Sparrenprofil einmünden. Die Riegelprofile werden überlagernd ins Sparrenprofil eingelegt. Sparren- und Riegelprofile bilden dadurch zwei Ebenen für eine kontrollierte Entwässerung. Die Solarmodule werden umlaufend auf Dichtungen in den Profilen gelagert, um Ausdehnungsgeräusche zu vermeiden. Außerdem wird über die Dichtungen ein Höhenausgleich zwischen Sparren- und Riegelprofil erzielt. Weil alle Module eben nebeneinander montiert sind, ist das Aluart Solardach auch bei geringer Dachneigung wetterdicht.
Homogene Dachoberfläche
Bei der eigentlichen Modulmontage werden die PV-Module in das Montagesystem aus Sparren- und Riegelprofilen eingebracht. Wegen der Wärmeausdehnung des Solardachs dürfen die Module und auch die Absorber nicht fest mit der Unterkonstruktion verschraubt werden. Diese werden sicher gleitend gelagert.
Das fertige Dach weist eine Sogsicherung mit flachen Leisten in Wasserlaufrichtung sowie eine geklebte Riegeldichtung auf. Die Leisten werden in der Farbe der Module ausgeführt. Als weitere Möglichkeit können die Fachhandwerker die Solarmodule mithilfe von Eindrehankern oder Klemmen montieren und die Modulstöße mit einer Nassversiegelung beziehungsweise einer Sparren- und Riegeldichtung versehen. Somit entsteht eine absolut homogene Oberfläche. Das dichte, ästhetische Dach mit seinem reichen Innenleben funktioniert, sobald alle Anschlüsse an die Steuer- und Regeltechnik sowie der Pufferspeicher mit Wärmetauscher montiert sind.
Autorin
Die Journalistin und Redakteurin Gabriele Eisner-Just hat sich mit ihrem Redaktionsbüro Benefactum auf Texte für die Energiebranche spezialisiert. www.benefactum.de
Die vormontierten Absorber werden von der Unterseite her in die Rahmen der Module eingehängt
