Erstellt von Marcus Rönz | 01.08.2020
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In dieser Anleitung zeige ich den Bau meiner Modulhalterung. Da die Aufständerung auf einem Flachdach platziert wird, darf es auch mit verstellbarem Winkel sein.

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 im Jahr 2021.

Inhaltsverzeichnis:
Modulhalterung für 4 Solarmodule © Wohnen-Heimwerken.de

Modulhalterung für 4 Solarmodule

Aufständerung der Solaranlage (hinten) © Wohnen-Heimwerken.de

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. © Wohnen-Heimwerken.de

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.

Erläuterungen zum Bild:
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. 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 © Wohnen-Heimwerken.de

Stockschraube mit Unterlegscheibe und selbstsichernde Mutter

Um den Modulwinkel einzustellen, kann man sich ein simples Scharnier mit Schrauben bauen. Oder man greift auf richtige Edelstahlscharniere zurück. Da mir die Stabilität wichtig ist, habe ich mich für Tor-Scharniere entschieden. Die Aufnahme gibt es sogar verstellbar. Das ist sinnvoll, wenn das Dach nicht ganz gerade ist. Meins hängt leicht durch, sodass die mittlere Halterung höher muss. Mit höhenverstellbaren Scharnieren geht das Millimetergenau. Die Tor-Scharniere findest du z.b. in deinem örtlichen Baumarkt. Meine habe ich im Sonderpreis-Baumarkt gekauft.

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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. © Wohnen-Heimwerken.de

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. © Wohnen-Heimwerken.de

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 © Wohnen-Heimwerken.de

Scharnier und Halterung

Als Nächstes benötigen wir noch Kleinmaterial. Zum einen vier Endklemmen und sechs Mittelklemmen für die Photovoltaikmodule. Zum Anderen Montageschienenverbinder. Da 4m in der Länge benötigt werden, eine Montageschiene jedoch nur 2m misst, gibt es fertige Verbinder. Berechnen wir die Länge der benötigten Montageschienen, rechnen wir 4x99cm (Modulbreite). Mit den Halteklemmen der Module wird das jedoch insgesamt ca. 4,07 Meter.

PV-Modul Halterung: Endklemme und Mittelklemme © Wohnen-Heimwerken.de

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 © Wohnen-Heimwerken.de

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. © Wohnen-Heimwerken.de

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, sollte 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. © Wohnen-Heimwerken.de

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. © Wohnen-Heimwerken.de

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. © Wohnen-Heimwerken.de

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.

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) © Wohnen-Heimwerken.de

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.

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Dachdurchführung für Solarkabel © Wohnen-Heimwerken.de

Dachdurchführung für Solarkabel

Damit die Dachdurchführung auf dem Dach hält, habe ich Löcher in Plastik gebohrt. Damit das ganze dicht wird, kannst du die Unterseite der Durchführung mit Teer einstreichen. Auch die Schrauben sollten entweder etwas Teer bekommen oder benötigen eine gummierte Unterlegscheibe. Solche Schrauben gibt es fertig zu kaufen.

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Nach bestem Wissen und Gewissen.
Sonnige Grüße, dein

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