PHOTOVOLTAIK

Ein Geschäftsfeld für SHK-Fachhandwerker

Die Prognosen für Photovoltaik sind weiterhin gut: Im Vergleich zu anderen regenerativen Energietechniken weist dieses Feld die höchsten Wachstumsraten auf. Der vom Wirtschaftsministerium Ende Juni letzten Jahres veröffentlichte Erfahrungsbericht zum Erneuerbaren Energiengesetz (EEG) prognostiziert dem Solarstrom eine Leistungsverdopplung im Zeitraum 2001 bis 2003 von 180 Megawatt Peak (MWp) auf rund 350 MW_p. Durch den steigenden Anteil gewerblicher Betreiber hat sich auch die durchschnittliche Anlagengröße mit mittlerweile 5,1 kW_p gegenüber dem Stand von 1999 mehr als verdoppelt. Im europaweiten Vergleich liegt Deutschland mit der installierten Leistung an erster Stelle, weltweit auf Platz zwei hinter Japan.

Dieser Aufschwung ist vor allem durch die Einführung des EEG und des 100.000-Dächer-Solarstrom-Programms bedingt: Das EEG hat das Einspeise- und Vergütungssystem zugunsten regenerativen Stroms an die Bedingungen im liberalisierten Strommarkt angepasst und erheblich verbessert. Das 100.000-Dächer-Programm fördert die Errichtung von Photovoltaikanlagen finanziell mit einem jährlich festgelegten Betrag. Für Anlagen, die in diesem Jahr errichtet werden, beträgt der Fördersatz zwanzig Jahre lang 45,7 Cent pro Kilowattstunde (kWh), das ins öffentliche Netz eingespeist wird.

Um bei der Montage der Photovoltaikmodule nicht den Überblick zu verlieren, gibt ein Schaltplan detailliert Auskunft, welche Module miteinander zu einem Feld verkabelt werden.

Zukunftsträchtiges Standbein

Die positive Entwicklung des Photovoltaiksegments schlägt sich auch im Umsatz der Branche nieder: Nach Schätzungen des Instituts für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) hat sich dieser von 1999 bis 2001 mit rund 500 Millionen Euro fast verfünffacht. Davon profitieren nicht nur Hersteller und Vertreiber von Photovoltaikanlagen, sondern auch SHK-Fachhandwerker, die mittlerweile eine erhebliche Anzahl aller Anlagen montieren. Schließlich ist eine Solarstromanlage bei Einhaltung einiger Regeln leicht und sicher zu installieren, tiefere Kenntnisse der Elektrotechnik sind in den meisten Fällen nicht erforderlich.

Premiere bei Fachhandwerker Becker

Nach den marktorientierten SHK-Fachhandwerkern, die bereits die Photovoltaik als neues Geschäftsfeld für sich entdeckt haben, entschloss sich auch der Fachhandwerksbetrieb Becker aus Maring-Noviand an der Mosel zu einem weiteren Schritt Richtung Zukunft: Firmeninhaber Franz-Josef Becker installierte am eigenen Werkstattgebäude seine erste Photovoltaikanlage. "Wir wollen unseren Kunden die Installation einer PV-Anlage anbieten können. Und was wir als Technik empfehlen, davon sollen sich Interessenten auch auf unserem Firmengelände überzeugen können", erläutert Becker seine Beweggründe.

Den höchstmöglichen Stromertrag gewinnt man mit einer Dachneigung von dreißig Grad und Ausrichtung nach Süden. Auch wenn das Dach einen Winkel von vierzig Grad wie hier besitzt oder das Dach nicht exakt nach Süden zeigt, sondern nach Südost oder Südwest, verringert sich die Stromausbeute nur geringfügig.

Die richtige Planung

Mit einer Neigung von etwa vierzig Grad und einer Ausrichtung nach Süden entspricht Beckers Werkstattdach nahezu dem Ideal. Am höchsten fällt der Stromertrag aus, wenn die Dachneigung einen Winkel von etwa dreißig Grad aufweist. Bei einer Abweichung vermindert sich die Stromausbeute nur geringfügig.

Damit die Anlage möglichst viel Strom liefert, benötigt sie ausreichend Licht. Daher müssen bei der Planung besonders etwaige Verschattungen durch Schornsteine oder Bäume berücksichtigt werden. Aufgrund der Verschaltung der Module kann bereits die Verschattung eines kleinen Teils eines Moduls die Leistung der gesamten Anlage deutlich reduzieren, da nicht bestrahlte Flächen einen Widerstand darstellen, durch den der gesamte Strom fließen muss.

Für Beckers Dach mit den Maßen 8,4 x 5 m sind zwei Generatorenfelder à 15 Module berechnet, die in drei Reihen à zehn Module angeordnet wurden. Da ein Modul des Typs Conergy 123 P-24 V* die Maße 677 x 1500 mm besitzt, hat Becker mit dreißig Modulen eine Gesamtfläche von rund 30 Quadratmetern Solarzellen auf seinem Dach, die eine Leistung von 3,69 kW_p bringen (die Leistung pro Modul beträgt 123 W_p).

Das Display zeigt an, wie viel Strom die Photovoltaikanlage gerade produziert. So hat man immer einen Überblick über die erbrachte Leistung. Für Fachhandwerker Becker stellt das Display am eigenen Werkstattgebäude gleichzeitig einen auffälligen Blickfang für Kunden dar.

Installation Schritt für Schritt

Die Installation der dreißig Module hat sich als verhältnismäßig einfach erwiesen. Die zwei Mitarbeiter Rudolf Schweisel und Holger Licht montierten die Anlage gemeinsam mit ihrem Auszubildenden innerhalb eines Tages auf das Dach. Zunächst montierten sie die Halterungen an der Dachkonstruktion, indem sie die Dachziegel hoch schoben, die Halterungen festschraubten und die Dachziegel etwas einschnitten, damit sie wieder optimal decken. Darauf setzten Beckers Mitarbeiter die Halteschienen. Grundsätzlich ist hierbei ein gleich bleibender Abstand zum Dach zu beachten, damit später das Generatorfeld gleichmäßig aufliegt. Der ideale Abstand beträgt etwa zehn Zentimeter. So kühlt der Wind die PV-Module automatisch von allen Seiten, was dafür sorgt, dass die Anlage gut arbeiten kann.

Im Anschluss trugen die Handwerker die Module über das Gerüst aufs Dach. Dabei wiegen die Standard-Module durchschnittlich nur zehn bis fünfzehn Kilogramm pro Quadratmeter. Nacheinander befestigten Schweisel und Licht die Module auf den Halteschienen, wobei sie der Reihe nach vorgingen: Zuerst haben sie Generatorfeld 1 komplett ausgelegt, dann Feld 2.

Die Kabel werden zusammengesteckt und mit Kabelbindern an der Halteschiene befestigt.

Kurzschlussfreie Verkabelung

Parallel zur Montage jedes Moduls haben die beiden Fachinstallateure die einzelnen Kabel miteinander verbunden, indem der Stecker des einen Moduls an die Kupplung des anderen Moduls gekoppelt wurde. Schließlich führen die Kabel aus jedem Feld zu jeweils einem Wechselrichter und zum Zähler.

Bei der Verkabelung ist das besondere Betriebsverhalten eines PV-Moduls zu beachten. Da ein PV-Generator eine Stromquelle und keine Spannungsquelle ist, ist er praktisch kurzschlussfest, womit seine Anschlussleitungen im Prinzip nicht überlastet werden können. So kann ein Solarstromgenerator herkömmliche Überstromschutzorgane wie Sicherungen und Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) nicht auslösen, da diese je nach Auslösecharakteristik mindestens den dreifachen Nennstrom zum schnellen Ansprechen benötigen. Der Strom, den ein PV-Generator liefern kann, hängt linear von der einfallenden Bestrahlungsstärke ab, während die Spannung auch bei geringer Einstrahlung schon nahezu den Nennwert erreicht. PV-Generatoren lassen sich demnach nicht ausschalten. So weist auch an einer nicht angeschlossenen Anlage der Solarstromgenerator tagsüber die volle Nennspannung auf. Auch Fehlerströme, die aufgrund von Isolationsdefekten auftreten können, lassen sich nicht ohne weiteres abschalten. Es ist daher notwendig, das Risiko eines Kurz- oder Erdschlusses zu minimieren, indem die Kabel besonders sorgfältig verlegt werden.

Bei der Verkabelung schließt man einzelne Module durch Reihenschaltung, Parallelschaltung sowie beide Schaltungsarten kombiniert zu Solarfeldern zusammen. Bei Reihenschaltung addieren sich dabei jeweils die Spannungen, wobei der Strom gleich bleibt, bei Parallelschaltung ist es genau umgekehrt: Die Ströme addieren sich und die Spannung bleibt gleich. Entsprechend des Schaltplans haben Licht und Schweisel die Module der beiden Felder in Reihenschaltung aufs Dach gelegt.

SHK-Handwerker erobern sich PV-Segment

"Wer wie wir öfter auf dem Dach arbeitet, hat mit der Installation einer Photovoltaikanlage keine Probleme. Eine PV-Anlage ist aufgrund der dünnen Kabel einfach und schnell zu montieren", sagt Licht. Lediglich die Verkabelung mit dem Zähler übernahm ein Elektriker. Seine Aufgabe ist es, die PV-Anlage an das öffentliche Netz anzuschließen. Einige SHK-Handwerksbetriebe besitzen mittlerweile schon eine Elektrokonzession oder arbeiten eng mit einem Elektropartner zusammen. "Wir haben die Erfahrung gemacht, dass besonders diejenigen SHK-Fachhandwerker, die Solarthermie installieren, mit Hilfe von Schulungsangeboten sehr schnell lernen, auch Photovoltaikmodule anzubringen", erläutert Bernhard Mertel, Produktmanager und Schulungsleiter bei Westfa.

Betriebsinhaber Franz-Josef Becker (r.) und seine Mitarbeiter Holger Licht (M.) und Rudolf Schweisel (l.) präsentieren das Ergebnis: Innerhalb eines einzigen Tages haben sie die 30 Photovoltaikmodule auf das Dach gesetzt.

Blick in die Zukunft

Beckers PV-Anlage erbringt bei optimalen Bedingungen, wie man sie an einem sonnigen Wintertag vorfindet, 3,69 kW. "Nach ungefähr zwölf Jahren hat die Anlage sich selbst bezahlt", erläutert Becker seine Kalkulation. Neben den sich selbst tragenden Kosten rechnet Becker mit einem hohen Werbeeffekt. So hat er direkt am Werkstattgebäude ein Display angebracht, der die genaue Leistung seiner PV-Anlage rund um die Uhr dokumentiert und seinen Kunden die Wirksamkeit einer solchen Anlage demonstriert.

*) Vertrieb über Westfa Flüssiggas und Umwelttechnik GmbH, Hagen

B i l d e r : Westfa GmbH, Hagen

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