Erstellt von Marcus Rönz | 27.01.2023
Springe zum gewünschten Bereich innerhalb dieser Seite: StartInhaltsverzeichnisähnliche ThemenKommentare Insgesamt soll die Unterkonstruktion 4 Photovoltaikmodule von je 310W fassen. Die Modulgröße ist 166cm x 99cm. Mein Dach hat eine Größe von 5x4 Meter. Die Module müssen daher hochkant nebeneinander angeordnet werden. Später wäre es sogar möglich, eine weitere Viererreihe zu platzieren. Das kommt im Zuge der E-Mobilität und der Wallbox irgendwann hinzu.
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Inhaltsverzeichnis:
- Konstruktionszeichnung PV-Aufständerung
- Materialmenge für die Aufständerung
- Gelenk: Scharnier zum Variieren des Modulwinkels
- Montageschienen auf dem Flachdach befestigen
- Breite des Ständerwerks berechnen
- Verstellung des Winkels - Sommer- und Winterbetrieb
- Dachdurchführung für die Solarkabel
Modulhalterung für 4 Solarmodule
Aufständerung der Solaranlage (hinten)
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Nachfolgend meine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Selbstbau der Photovoltaikmodul Halterung.
Konstruktionszeichnung PV-Aufständerung
Machen wir uns eine Zeichnung vom Ständerwerk.
Skizze: Konstruktion der einstellbaren PV-Modul Halterung
Für 4 Module mit den Maßen 166cm x 99cm. Beachte die Breite der End- und Mittelklemmen für die Module und den Winkel deines Daches.
Die typischen Montageschienen werden wir auf dem Dach unter den Modulen platziert. Jedes Modul benötigt mindestens vier Haltepunkte. Zwischen den Modulen mit sogenannten Mittelklemmen, die beiden äußeren Kanten Endklemmen.
Bei größeren Modulen oder höherer Windlast rate ich sogar zu 6 Haltepunkte pro Modul (Herstelleranleitung beachten). Dazu wird eine weitere Montageschiene benötigt.
Für Montageschienen gibt es viele Bauteile, welche man gleich dazu kaufen kann.
Da bei mir keine Dachhaken möglich sind, nutze ich Stockschrauben. Weiter unten mehr dazu.
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Materialmenge für die Aufständerung
Montageschienen haben Standardmaße. 40x40mm und 1 oder 2 Meter lang. Für die obige Zeichnung kam ich auf ca. 20 Meter Montageschienen. Beachte hier den möglichen Verschnitt.Weiterhin benötigen wir M10 Stockschrauben, damit die festen, unteren Montageschienen sicher und fest auf dem Dach verschraubt werden können. Natürlich direkt in die Balken.
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Beachte bei den Stockschrauben, M10 zu nutzen. Eine 100mm lange Stockschraube hat in der Regel 50mm Länge des metrischen Gewindes. Unsere Montageschienen sind 4cm stark. Hinzu kommt eine Unterlegscheibe und die selbstsichernde Mutter. Empfehlenswert sind daher 120mm Stockschrauben zu nutzen. Diese haben 60mm metrisches Gewinde.
Stockschraube mit Unterlegscheibe und selbstsichernde Mutter
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Drei Schienen mit Scharnier zur Flachdach-Verschraubung
Ein Scharnier muss in eine andere Richtung zeigen, damit die obere Modulhalterung seitlich nicht herausrutschen kann.
Tor-Scharnier mit variabler Höhe
Um das unebene Dach auszugleichen, besitzt der Zapfen ein Gewinde. So kann die Höhe angepasst werden, um bei unterschiedlichen Modulwinkeln das obere Gestell nicht zu verspannen.
Scharnier und Halterung
PV-Modul Halterung: Endklemme und Mittelklemme
Gelenk: Scharnier zum Variieren des Modulwinkels
Um die Vorrichtung in ihrem Winkel einstellen zu können, benötigen wir ein Scharnier. In meinem Fall habe ich mich für klassische Tor-Scharniere entschieden. Da mein Dach in der Mitte leicht durchhängt, mussten es einstellbare sein. Somit kann ein verdrehtes oder durchhängendes Dach für die Modulständer ausgeglichen werden.
Prinzip des variablen Modulwinkels
Funktionsprinzip des Scharniers
Drei Schienen mit Scharnier zur Flachdach-Verschraubung
Ein Scharnier muss in eine andere Richtung zeigen, damit die obere Modulhalterung seitlich nicht herausrutschen kann.
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Nutze im Idealfall Edelstahlschrauben, Unterlegscheiben und Edelstahlmuttern. Normale Schrauben können jedoch auch versiegelt werden. Ich habe das mit Leinöl-Firnis gemacht und Muttern mit Sicherungsring genutzt. Nutzt du Muttern ohne Sicherungsring, kann ein Federring benutzt werden. Durch Wind und je nach Temperatur könnten sich sonst mit der Zeit Schrauben lösen. Alternativ hilft sogenanntes Schraubenfest. Ein Tropfen Lack am Gewinde der Schraube funktioniert jedoch auch. Der Lack wird fest und wirkt wie eine Schraubensicherung.
Bohre alle Löcher für Schrauben ein wenig größer (ca. 0,5-1mm), damit alle Schrauben erst beim vollständigen Aufbau der ganzen Konstruktion fest angeschraubt werden. So gibt es keine Verspannungen. Bei M10 Schrauben benötigst du einen 10mm Bohrer. Da wir keine industrielle Fertigung heimisch machen können, empfehle ich die Löcher mit einem 10,5mm oder 11mm Bohrer zu bohren. Nutze aber unbedingt große Unterlegscheiben, um die Kraft der Mutter auf eine größere Fläche des Aluprofils zu verteilen.
Montageschienen auf dem Flachdach befestigen
Kennst du den Sonnenverlauf über dein Dach, können mögliche Abschattungen vermieden werden. Plane die genaue Position der Aufständerung gut.Ein Lesetipp dazu: Verschattung, Neigung und Ausrichtung (Solarmodule ertragreicher nutzen)
Ist das erledigt, muss das Dach eingemessen werden.
Alle drei Montageschienen sollten auf tragende Balken befestigt werden. Bohre dazu Löcher in die Montageschienen und markiere dir jede Schiene zum Beispiel mit Links, Mitte, Rechts.
Die gebohrte Montageschiene dient nun als Bohrschablone für die Stockschrauben.
Bevor du bohrst, sollten die Scharniere exakt in der Flucht zueinander liegen. Ist dem nicht so, lässt sich das Gestell später nicht mehr oder nur unter Spannung ankippen. Das ist nicht gut für die Photovoltaik Module, da Zellen oder Busbars reißen können.
Verwendest du wie bei meiner Konstruktion drei Halterungen bei vier Modulen, sollte die mittlere Halterung nicht exakt in der Mitte sein. Andernfalls kannst du die Mittelklemme des PV Moduls nicht mehr befestigen, da dort dann eine Schraube ist. Die Schraube muss auch vom Modulrahmen weg.
Stockschrauben im Flachdach
Stockschrauben verbinden die Montageprofile mit dem Dach.
Drei Reihen Stockschrauben
Für alle drei Montageschienen wurden die M10 Stockschrauben in die Balken geschraubt. Je vier Stück für die 153mm langen Schienen.
4,07m - Montageschienen verbinden
Es gibt verschiedene Schienenverbinder zu kaufen. Alle Lösungen erschienen mir nicht stabil genug. Nachfolgend zeige ich dir meine Problemlösung.
Montageschienen miteinander verbinden
Als Flansch dienen verschiedene Aluwinkel und Bleche. Im mittleren Teil, also zwischen den 2x2m Schienen, ist ein weiteres 7cm Stück integriert. Denn die Modulklemmen haben eine gewisse Breite.
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Wichtig ist, dass an der Unterseite (vom Bild), welche dann fertig eingebaut oben liegt, die Modulschiene frei ist. Andernfalls kann man die Modulhalteklemmen nicht mehr einbauen.
Breite des Ständerwerks berechnen
Kommen wir zuvor auf das eigentliche Problem zu sprechen.Jedes PV-Modul (bei meinen 310W) besitzt eine Breite von 99cm. Vier Stück nebeneinander ergeben 3,96m. Eine Montageschiene ist 2m lang. Zwei Stück also 4m. Jedoch kommen die Endklemmen und Mittelklemmen hinzu.
Miss also zuerst die Breite deiner Mittel- und Endklemmen. In meinem Fall waren das je 2cm. 4 Module haben zwei Endklemmen und drei Mittelklemmen pro Schiene, sodass ich auf etwa 4,07m komme. Zu den zwei mal 2m Montageschienen, müssen also noch 7cm eingefügt werden. Es kann auch etwas länger sein, da die Endklemmen nicht nur das Modul halten, sondern auch gegen die Montageschiene gestützt werden. In der Regel haben Module 35mm Rahmenhöhe, wie auch die Endklemmen.
Tipp: Ich habe mir eine Holzleiste auf 99cm gesägt. Das ist die Modulbreite. Damit kann auf der Schiene Modul und Klemmen mit Bleistift angezeichnet werden. Nichts wäre schlimmer die Module auf die Aufständerung zu schrauben und beim letzten festzustellen, dass die Schiene zu kurz oder lang ist. Wobei zu lang anpassbar wäre.
Lesetipps:
- 1000 Kilometer mit dem E-Moped + laden & Verbrauch
- Mein neues E-Bike: Vorstellung Zündapp Pedelec
- Blackout: Leben im Ernstfall
Verstellung des Winkels - Sommer- und Winterbetrieb
Im Sommer steht die Sonne hoch, im Winter tief. Mit einer verstellbaren Modulhalterung, kann zwischen unterschiedlichen Jahreszeiten ein geeigneter Winkel eingestellt werden. Im Idealfall sollte die Sonne im 90 Grad Winkel auf das Modul treffen. Wir können uns dem nur annähern. Auf die Sonnenbahn haben wir mit einer solchen Aufständerung jedoch keinen Einfluss.Schaue dir mal diese Beiträge von mir an:
Der Bau meiner kleinen 400W PV Anlage - du findest dort auch den Sonnenverlauf nach Jahreszeit
Auch interessant: Sonnenstunden pro Jahr (und Monat) in Deutschland - 100% Autarkie erreichen
Hier ein Foto zu den drei Haltestreben der Module. Durch umstecken der Strebe auf der unteren Dach-Montageschiene, kann zwischen Sommer und Winter Sonnenwinkel gewechselt werden.
Aufständerung der Solaranlage (hinten)
Dachdurchführung für die Solarkabel
Bei Ziegeldächern benötigt das Solarkabel lediglich etwas Platz und keine weiteren Bauteile. Bei einem Holzdach / Flachdach, benötigen wir eine wasserdichte Kabeldurchführung. Hier wird man im Camping-Bereich fündig. Also Camper mit PV-Anlage.Bild(er) von Amazon.de / Werbung
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Dachdurchführung für Solarkabel
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