Wer denkt schon im Sommer an Schnee? Selbst im Herbst ist die winterliche weiße Pracht gedanklich noch weit weg. Auf dem Dach wird aus der Pracht jedoch häufig eine schwere Last, an der so manches Projekt scheitert. Deshalb müssen die Hersteller von Montagesystemen die Schneelast immer im Blick haben.
Dafür haben sich die Entwickler von K2 Systems im schwäbischen Renningen etwas Besonderes ausgedacht: ein System, das permanent die Schneelast auf den Modulen misst. Nadine Wade, Produktverantwortliche für den Buddy bei K2 Systems, und Stephan Klopfer, als Gebietsverkaufsleiter von K2 Systems für Süddeutschland zuständig, haben das neue System im gemeinsamen Webinar mit der Redaktion der photovoltaik vorgestellt.
Module werden größer
So hat Stephan Klopfer zunächst anhand der Planung eines konkreten Projekts die Herausforderung umrissen, vor der die Planer, Installateure, aber auch die Anlagenbetreiber stehen. „Denn die Module werden größer und auch in Deutschland wird in absehbarer Zeit die bisherige Begrenzung der Modulgröße auf Dächern von zwei auf drei Quadratmeter erhöht“, sagt Stephan Klopfer. „Dann stehen Planer und Installateure vor der Frage, wie viel Last die Module noch aufnehmen können und was an Schneelast dazukommt.“
An den Ecken klemmen
Denn zum einen wird die zulässige Traglast pro Quadratmeter bei den größeren Modulen geringer, insbesondere wenn sie bei der wirtschaftlicheren Montage an der kurzen Modulseite befestigt werden. Zum anderen wird die Fläche größer, die bei der Lastberechnung einbezogen werden muss. Letztlich steigt auch die Last, die über die Schienen auf die Dämmung einwirkt.
Ist die gängige Klemmung der Module an den Ecken oder an den kurzen Seiten bei höheren Schnee- und Windlasten nicht mehr möglich, steigt der Materialaufwand. Denn in diesem Fall wird auf die Klemmung im Viertelpunkt der langen Modulseite zurückgegriffen. Jedes Modul muss dann auf jeweils zwei Grundschienen montiert werden, während sich bei der Eckklemmung zwei benachbarte Module eine Grundschiene teilen.
Modulbelastung vom Hersteller vorgegeben
Anhand des geplanten Projekts hat Stephan Klopfer im Webinar gezeigt, wie sich der Wechsel dieser Art der Klemmung auf die Dachlast auswirkt. Die ausgelegte Beispielanlage mit 476 Kilowatt bräuchte 6,5 Tonnen Ballastierung beim Einsatz eines Systems mit Eckklemmung. Das ist nicht ungewöhnlich bei diesem großen Generator.
Doch spielen auch die Lasten auf den Modulen eine Rolle. Diese dürfen bei den meisten Herstellern 2.400 Pascal nicht übersteigen. Beim geplanten Beispielprojekt würde an diesem Standort aber eine Gebrauchslast von bis zu 2.534 Pascal auf die Module drücken. Diese Lösung wäre nicht mehr zulässig.
Eckklemmung spart Zeit und Material
Deshalb hat der Stephan Klopfer die Planung noch mit einem anderen Montagesystem durchgeführt, bei dem die Module im Viertelpunkt geklemmt werden. Dann würde die Gebrauchslast unter 2.400 Pascal sinken. Grundsätzlich wäre diese Anlage so zulässig.
Allerdings steigt dann der Ballastierungsbedarf auf 8,2 Tonnen, die dann zusätzlich zum Generator auf die Dachhaut und die Dämmung einwirken. „Mit dem ersten System wäre die Anlage um 50 Prozent schneller aufgebaut, sie bräuchte fast zwei Tonnen weniger Ballast, die dann nicht verlegt werden müssen, und die Konstruktionskosten wären 30 Prozent geringer“, fasst Klopfer die Ergebnisse zusammen.
Genau an dieser Stelle kommt die Neuentwicklung von K2 Systems zum Einsatz. „Wir wollten ein mechanisches System, das schnell auf dem Flachdach zu montieren ist, mit unseren digitalen Services verbinden“, beschreibt Nadine Wade den Entwicklungsansatz. Herausgekommen ist der Buddy. Er warnt im laufenden Betrieb vor zu hohen Schneelasten auf den Modulen. Damit können die Handwerker ein System planen, das eine Eckklemmung zulässt, ohne Gefahr zu laufen, dass bei Schneefall die Module kaputtgehen.
Daten laufen in eine Cloud
Das System überwacht permanent die Last, die auf die Module drückt. In der Regel geht es dabei um die Schneelast. Dieses System besteht aus zwei Gewichtssensoren, die die Drucklast des Schnees messen. Die beiden Schneesensoren werden unter einem Modul der Anlage montiert. Sie sind dazu auf einer kleinen Alubrücke befestigt, die auf der einen Seite auf die Grundschiene des Montagesystems und auf der anderen Seite auf ein danebenliegendes separates Stück Grundschiene geschraubt wird. Die Installation eines separaten Messmoduls ist nicht notwendig.
Daneben setzen die Handwerker eine Topbox. Dies ist ein Datensammler, der im Abstand von zehn Minuten das Gewicht registriert, das aufs Modul drückt. Diese Rohdaten schickt er über ein separates Kabel an eine Basebox. Sie wird auf die Hutschiene im Schaltschrank des Gebäudes montiert.
Über Ethernetkabel schickt sie die Messdaten über den hauseigenen Internetanschluss direkt in eine Cloud, die vom niederländischen Partner von K2 Systems betrieben wird, mit dem das Unternehmen bereits bei der Buddy App zusammengearbeitet hat.
Warnmeldung automatisch verschickt
Dort werden die Daten automatisch aufbereitet und danach in der zugehörigen Buddy App oder auf der K2-Service-Plattform angezeigt. Dadurch haben die Wartungsdienstleister und auch die Anlagenbetreiber immer im Blick, wie hoch die tatsächliche Schneelast ist, die auf die Module drückt. Wenn diese zu hoch wird, können Handwerker oder Hauseigentümer tätig werden, die Situation auf dem Dach prüfen und eventuell Schnee räumen, bevor es zum Modulbruch kommt.
Diese prozentuale Anzeige basiert auf einem Höchstwert, der je nach der vom Hersteller zulässigen Modulbelastung eingetragen werden muss. „Die zulässigen Drucklastwerte der verschiedenen Module finden sich in der Installationsanleitung beziehungsweise in den Datenblättern der Module“, erklärt Nadine Wade.
Schutz auch für die Dämmung
Liegt kein Schnee auf dem Modul, ist die Anzeige grün hinterlegt. Ab einer Auslastung des eingestellten Höchstwertes von mehr als 50 Prozent färbt sich die Anzeige gelb. Ist diese Maximalbelastung des Moduls zu mehr als 80 Prozent ausgereizt, wird die Anzeige rot. Spätestens dann sollte der Anlagenbetreiber oder der Wartungshandwerker tätig werden.
Bei einer Auslastung der maximalen Modultraglast von über 50 Prozent und unter 80 Prozent schickt das System jeweils eine Push-Nachricht über die App auf das Smartphone oder Tablet des Handwerkers und des Anlagenbetreibers. „Es gibt auch die Möglichkeit, eine Lastgrenze festzulegen, bei der das Modul das Gewicht zwar noch aushält, aber der Druck auf die Dämmung zu hoch werden würde“, erklärt Stephan Klopfer.
Diese Werte der maximalen Druckbelastung werden in K2 Base ausgegeben. Dadurch kann der Handwerker die Lastbetrachtung nicht nur auf die Module begrenzen, sondern auch auf die Dämmung erweitern. Wenn in einem solchen Fall die festgelegte Lastgrenze zu 80 Prozent ausgereizt ist, würde das System ebenfalls eine Meldung verschicken.
Mehr Systeme mit Eckklemmung bauen
Da die Buddy App ein Teil der My-K2-Plattform ist, ist sie für Handwerker und auch Anlagenbesitzer verfügbar. Zudem ist sie verbunden mit dem Planungsprogramm K2 Base. „Dadurch können die Daten über Base in die App übertragen werden. Das Projekt muss nicht zweimal angelegt werden“, betont Nadine Wade.
Sie verweist auf den entscheidenden Vorteil des mechanischen Live-Monitorings: „Damit können die Handwerker die Module vor zu hohen Schneelasten schützen und Ertragsverlusten vorbeugen. Da damit mehr Systeme möglich sind, bei denen die Eckklemmung genutzt wird, erreichen wir eine immense Zeit- und Kostenersparnis.“
Sensoren richtig platzieren
In manchen Fällen werden dadurch Solaranlagen auf Dächern mit geringerer Traglastreserve möglich. „Denn die Installateure und Endkunden haben mit dem Buddy eine Übersicht, was auf den Dächern passieren kann“, betont die Produktverantwortliche.
Auf diese Weise wird die Belastung der gesamten Solaranlage inklusive der Unterkonstruktion gesenkt. Das wird von K2 Systems honoriert, denn die Standzeit der Anlage erhöht sich. Das Unternehmen verlängert beim Einbau des Buddys die Garantie für das Montagesystem von bisher zwölf auf 20 Jahre.
Mit dem Verkaufsstart wird der Buddy auch in K2 Base planbar sein. Denkbar ist hier ein Häkchen, das bei der Planung gesetzt wird, sodass das Programm den Buddy an geeigneter Stelle auf dem Dach integriert. „Wir geben in Base eine Empfehlung bei der Auslegung, an welcher Stelle der Buddy am besten eingebaut werden kann“, erklärt Nadine Wade. Was der Buddy noch alles kann und welche Möglichkeiten er für den Bau von Solaranlagen eröffnet, erfahren Sie in der Aufzeichnung des Webinars, die Sie unter dem unten stehenden Link abrufen können.
https://www.photovoltaik.eu/webinare
Foto: Velka Botička
Foto: Velka Botička
Aktuelles Video
Katharina David von K2 Systems: Wie Software und Services die Installateure unterstützen
CEO-Talk: Die Nachfrage nach Solaranlagen ist weltweit sehr hoch. Die Anbieter von Montagesystemen müssen liefern. Nicht nur das! Sie unterstützen die Installateure, damit diese die Module zügig und solide installieren. Wie die Montage noch effektiver werden kann, erläutert Katharina David von K2 Systems.
https://www.photovoltaik.eu/pv-guided-tours-2023
Foto: Vorsatz Media
