Um viel Geld zu sparen, habe ich mich dazu entschlossen, meine Photovoltaikanlage selbst zu planen und zu bauen. Wer seine PV-Anlage selbst plant und baut, kann mehr als die Hälfte der Kosten sparen, die man für ein Solarteur-Unternehmen hinblättern müsste.
In dieser Anleitung geht nur um das Gestell, bzw. die Unterkonstruktion der PV-Anlage. Ich zeige dir, worauf du bei der Planung des Untergestells achten musst und aus welchen Bauteilen so ein Gestell besteht.
Wichtig: Diese Anleitung gilt für PV-Anlagen, die auf einem Ziegeldach montiert werden sollen! Für Flachdächer ist diese Anleitung nicht geeignet.
Unterkonstruktion PV-Anlage planen
Wer ohne Plan aufs Dach klettert, um das Gestell für die PV-Anlage zu montieren, sollte ganz schnell wieder heruntersteigen. Ohne Planung geht gar nichts! Es muss vorher genauestens berechnet werden, wie viele Dachhaken man benötigt und in welchen Abständen diese zu den anderen Dachhaken montiert werden müssen.
Oft werden solche Dinge unterschätzt und an der falschen Stelle gespart. Hier gilt die Regel: Wer bei den Dachhaken spart, der spart an der falschen Stelle!
Denke dran: Wer seine PV-Anlage selbst planen und bauen möchte, ist auch für alle Fehler und Schäden verantwortlich, die bei einer falschen Berechnung / Einschätzung an Haus oder PV-Anlage auftreten können. Die Verantwortung liegt immer beim Bauherr selbst.
Eine gute Planung ist also wichtig. In dieser Anleitung zeige ich dir, wie das geht.
Juskys 600 W Balkonkraftwerk
Balkonkraftwerk mit zwei 410 Watt Solarmodulen, Kabeln & Wechselrichter. Stromertrag ist per App abrufbar.
Jetzt ab 499,99€ bei Netto sichern!
Aufbau der Unterkonstruktion: Diese Bauteile benötigst du
PV-Module werden stets auf eine Unterkonstruktion montiert. Die Unterkonstruktion selbst wird an den Dachsparren befestigt. Leider sind fertig zusammengestellte Gestelle einfach zu teuer. Die Lösung: selbst zusammenstellen. Ich zeige dir deshalb, aus welchen Teilen so eine Unterkonstruktion besteht und wo du dir die Teile selbst zusammenstellen kannst.
In meinem Fall besteht die Unterkonstruktion aus nur 9 Bauteilen. Die einzelnen Bauteile habe ich mir bei venturama-solar.de bestellt und die einzelnen Produkte unten verlinkt.
- Dachhaken, 3-fach verstellbar
- Tellerkopfschrauben Ø8 mm (Einschraubtiefe muss mindestens 80 mm betragen)
- Sechskant-Sperrzahnmutter M10
- Hammerkopfschraube M10x30 – Typ 1
- Schienenverbinder Typ 2 (damit werden Montageschienen miteinander verbunden)
- Montageschiene Typ 2 – 40×40 mm (1,6 mm Wandstärke)
- Endklemme für PV-Module (die letzten PV-Module müssen mit je einer Endklemme befestigt werden).
- Endkappe
- Mittelklemme für PV-Module
Selbstverständlich musst du eine eigene Berechnung durchführen und herausfinden, wie viele Dachhaken, Schrauben, Schienen usw. du benötigst. Wie das geht, zeige ich dir in diesem Ratgeber.
Diese Werkzeuge benötigst du
Ohne die richtigen Werkzeuge ist der Aufbau der Unterkonstruktion nicht möglich. Diese Werkzeuge benötigst du unbedingt:
- Flex (am besten mit 2 Akkus). Ich empfehle die Makita Akku Flex*
- Diamantschleif- oder Trennscheibe für Stein, Ziegel, Beton (hier bei Amazon kaufen*)
- Einen kräftigen Akkuschrauber wie der Makita-Schrauber*
- Schrauberbit-Set mit verschiedenen Aufsätzen
- Maulschlüsselsatz
- Holzbohrer-Set
- Arbeitshandschuhe
- Inbusschlüssel-Set
- Befestigungsgurt und Seil
Schnee- und Windlasten unbedingt beachten!
Die Dachhaken einer PV-Anlage haben eine wichtige Aufgabe. Sie halten die PV-Module, die Schnee- und Windlasten ausgesetzt sind. Als Anlagenbetreiber könnte man schnell auf die Idee kommen, nur an jeden zweiten Dachsparren einen Dachhaken zu befestigen. Doch gerade hier sollte man nicht sparen – schon gar nicht, wenn man in Schnee- und Windlastzone 4 lebt. Mit diesen Belastungsfällen ist zu rechnen:
Schneelasten
Schnee kann ganz schön was wiegen. 20 cm Nassschnee können bis zu 80 kg/m² wiegen. Aber was, wenn mal mehr Schnee fällt? Werden Dachhaken in unregelmäßigen oder zu großen Abständen voneinander montiert, dann fällt auch die Lastenverteilung auf den einzelnen Sparren sehr ungleichmäßig aus.
Windlasten
Nicht zu unterschätzen sind auch auftretende Windlasten. Unsachgemäß befestigte Schienen oder Module können dazu führen, dass Module sich lösen und durch die Gegend fliegen. Nicht lustig, wenn eine Person davon getroffen wird.
Die Schnee- und Windlasten für deinen Wohnort kannst du hier ermitteln: Schnee- und Windlast berechnen.
Wie viele Dachhaken verwendet werden müssen, richtet sich an erster Stelle nach den Schnee- und Windlasten.
Tragfähigkeit / Statik des Gebäudes
Die Gefahr eines Dacheinsturzes bei einem Einfamilienhaus ist wirklich sehr gering. Vor allem deshalb, weil eine PV-Anlage an sich nicht wirklich viel wiegt. Es besteht auch keine Pflicht, das Dach durch einen Statiker auf Standsicherheit prüfen zu lassen. Allerdings kommt es am Ende wie immer auch auf die Schnee- und Windlasten, das Alter der Immobilie und den Zustand der Materialien darauf an. In diesem Artikel gehe ich davon aus, dass ein statischer Nachweis für das Dach vorliegt oder der du den Zustand deiner Immobilie kennst und weißt, was du tust.
Abstände berechnen und festlegen
Bei der Planung und der Montage der Unterkonstruktion und der PV-Module müssen bestimmte Abstände vom Dachrand, Blitzschutzanlage und einige andere Abstände eingehalten werden. Ich zeige dir, worauf du dabei achten musst.
Dachhaken montieren: Welcher Sparrenabstand?
Wenn du deine Schnee- und Windlastzone kennst, stellt sich die wichtige Frage, wie groß der Abstand zwischen den einzelnen Dachhaken eigentlich sein soll?
Zum einen sollte man sich an den oben genannten Wind- und Schneelasten orientieren. Zum anderen ist man natürlich an den Sparrenabstand gebunden. Bei meinem Walmdach zum Beispiel haben alle Sparren einen Abstand von 1,3 m. Ich bin also an diesen Sparrenabstand gebunden. Zudem lebe ich in Schnee- und Windlastzone 1. Aufgrund eines Neubaus lag auch eine statische Berechnung vor. Die PV-Anlage wurde bereits bei der Hausplanung mit eingeplant.
Doch nicht jeder hat eine so ideale Ausgangslage wie ich. Gehen wir deshalb einfach mal von dem Fall aus, dass alle Sparren einen Abstand von 70 cm haben. Wer nicht lange überlegen möchte, kann natürlich auch einfach alle Sparren belegen und das Problem wäre gegessen! Bei einer großen PV-Anlage wären der Endpreis natürlich viel höher. Um also nicht jeden Sparren belegen zu müssen, kann man sich zunächst ein paar Richtlinien orientieren, die ich anhand folgender Grafik erläutern möchte.
- Am Ortgang und an der Traufe, sowie an allen Ecken treten grundsätzlich höhere Windlasten und Sogspitzen auf. Hier sollte an jeden Sparren ein Dachhaken befestigt werden.
- Am Ortgang sollte auch der zweite Sparren voll belegt werden. Vor allem dann, man in Gebieten mit höheren Windlasten lebt.
- Zur Mitte des Daches hin nehmen die Windlasten ab. Hier reicht es aus, nur an jeden zweiten Sparren einen Dachhaken zu befestigen.
- Lebt man in Zonen mit hoher Schnee- und Windlast, sollte man grundsätzlich auf Nummer sichergehen und lieber mehr Dachhaken montieren.
- Je steiler das Dach ist, desto mehr Haken pro m² müssen montiert werden.
Abstände an der Unterkonstruktion
Bei der Montage der Unterkonstruktion sind auch bestimmte Abstände einzuhalten, um eine sachgemäße und sichere Montage zu gewährleisten. Hier die wichtigsten Informationen dazu:
- Der Abstand zwischen Dachhaken und Außenkante Montageschiene sollten maximal 200 mm betragen, wobei weniger (etwa 100 mm) natürlich besser ist. Wenn nicht das nicht möglich ist, sollte man auf jeden Fall längere Montageschienen benutzen und einen Dachhaken mehr montieren.
- Der Abstand von Außenkante Montageschiene bis erstes PV-Modul muss groß genug sein. Mindestens 40 mm sollten es schon sein. Zusätzlich wird das äußerste Modul mit einer Endklemme befestigt. Von Endklemme bis Außenkante Montageschiene sollte der Abstand noch mindestens 20 mm betragen.
- Es sind immer auch die Angaben des Herstellers zu beachten. Diese Anleitung ersetzt nicht die Vorgaben des Herstellers!
PV-Module Abstand zum Dachrand
Die PV-Module selbst dürfen nie bis an den Rand des Daches montiert werden. Auch hier sind wegen der auftretenden Windlasten bestimmte Abstände einzuhalten. Leider gibt es viele Angaben dazu, aber keine eindeutige Festlegung. Von mindestens 10 cm Abstand von jedem Dachrand bis minimal 50 cm ist oft die Rede. Wenn du auf Nummer sichergehen möchtest, solltest du auf jeden Fall die 50 cm-Regel einhalten.
PV-Module Abstand zur Blitzschutzanlage einhalten
Wichtiger als die Abstände zum Dachrand sind die Abstände zur äußeren Blitzschutzanlage – und diese sind deutlich schwerer festzulegen. Die Abstände berechnen sich aus verschiedenen Faktoren, wie die Höhe des Gebäudes, der Standort und Blitzschutzklasse.
Grundsätzlich gilt hier ein Mindestabstand von 0,5 – 1,0 Meter.
Als Privatperson würde ich (wenn ich eine Blitzschutzanlage hätte) mindestens den Mindestabstand einhalten oder eine genaue Berechnung nach VDE V 0185 Teil 3:2002 durchführen.
Kreuzverbund oder Einschienensystem? Was ist besser?
Das mit den Abständen der Dachhaken ist eine Sache. Als Anlagenbetreiber einer PV-Anlage muss man sich auch überlegen, welches Verlegesystem man bei den Montageschienen wählt. Hier gibt es nur 2 Möglichkeiten:
- Kreuzverbundsystem
- Einschienensystem
Den Unterschied zwischen den zwei Systemen kannst du ganz einfach an dem Bild erkennen.
- Das Kreuzverbundsystem soll den Abstand zwischen Dachziegel und PV-Module erhöhen. Das soll für eine bessere Belüftung sorgen und die entstehende Wärme besser abtransportieren. Werden die Module zu warm, kann das nämlich die Leistung beeinträchtigen. Der Unterschied dürfte allerdings nur gering ausfallen. Bei einem welligen Dach kann eine Kreuzmontage außerdem Unebenheiten ausgleichen. Ein weiterer Vorteil ist es, dass man bei den überkreuzten Schienen die Halterungen für die PV-Module besser positionieren kann.
- Das Einschienensystem ist an erster Stelle günstiger. Meiner Meinung nach reicht das Einschienensystem aus. Unebenheiten kann man auch ausgleichen, indem man höhenverstellbare Dachhaken (oben verlinkt) benutzt. Dass die Wärme schlechter abzieht, ist wissenschaftlich nicht belegt, sondern nur eine Theorie. Meiner Meinung nach reicht das Einschienensystem vollkommen aus.
Gestell / Unterkonstruktion der PV-Anlage erden
Ganz wichtig bei PV-Anlagen ist auch die Erdung der PV-Anlage. Das Gestell der PV-Anlage muss zwingend geerdet werden, sowie alle metallenen Gegenstände am Haus. Das heißt, dass, wenn es zu Überspannungen kommt (z. B. durch einen Blitzeinschlag), der Strom in das Erdreich abgeleitet werden muss. Doch bevor ich dir zeige, wie das geht, solltest du noch den Unterschied zwischen dem äußeren und dem inneren Blitzschutz kennen:
- Äußere Blitzschutz: Den äußeren Blitzschutz erkennt man mit bloßem Auge. Antennen auf dem Dach sollen den Blitz abfangen und in die Erde ableiten. Die Antennen bestehen eigentlich nur aus einem dicken Draht, der vom Dach – an der Hauswand entlang, direkt in die Erde geleitet wird.
- Innere Blitzschutz: Nur, weil ein äußerer Blitzschutz vorhanden ist, heißt das noch lange nicht, dass er jeden Blitz abfangen kann. Der Blitz kann auf andere metallene Gegenstände überspringen und dann elektrische Geräte zerstören, die sich im Haus befinden und an das Stromnetz engeschlossen sind. Aus diesem Grund sind alle metallenen Gegenstände im Haus miteinander verbunden. Dadurch wird ein sogenannter Potentialausgleich geschaffen. Schlägt ein Blitz dennoch ein, soll eine Überspannung und somit ein Schaden an den Elektrogeräten verhindert werden.
Da die Unterkonstruktion der PV-Anlage selbst aus Metall besteht, muss diese ebenfalls geerdet werden. Und dazu gibt es 3 Möglichkeiten:
- Möglichkeit 1: Das gesamte Gestell der PV-Anlage muss mit einem 8 – 10 mm dickem Draht verbunden werden. Der Draht muss dabei wirklich jede Schiene berühren. Sind es also 4 Schienen, muss der Draht mit allen 4 Schienen verbunden werden. Anschließend wird der Draht an der Hauswand entlang geführt und an einen Staberder angeschlossen, den man zuvor mindestens 1 Meter tief in die Erde gehauen hat.
- Möglichkeit 2: Hier wird das Gestell wie bei Option 1 ebenfalls mit einem Draht verbunden, dann allerdings nicht in das Erdreich, sondern an die Potentialausgleichschiene (innerer Blitzschutz) angeschlossen (Achtung: darf nur eine Elektrofachkraft durchführen!). Meine Anlage habe ich nach dieser Möglichkeit angeschlossen.
So soll es aussehen: Das Gestell ist mit einem dicken Draht verbunden.
- Möglichkeit 3: Da der Rahmen der PV-Module selbst ebenfalls aus Metall besteht, kann man ihn als Erdung nutzen. Schließlich berührt der Rahmen die Schienen. Somit würde die Erdung mittels Draht eventuell wegfallen. Empfohlen wird das zwar nicht, weil der Rahmen der PV-Module eigentlich nicht als stromführender Leiter vorgesehen ist. Bei Bedarf ist es aber möglich. Wichtig bei dieser Methode ist, dass bei lackierten PV-Modulen der Lack an der Stelle abgeschliffen werden muss, an der das Modul das Gestell berührt.
Einen sehr interessanten und hilfreichen Artikel zu diesem Thema findest du hier: PV-Gestell oder PV-Modulrahmen erden?
PV-Anlage Unterkonstruktion montieren | 5 Schritte
Wenn es endlich so weit ist und die Unterkonstruktion geplant, bestellt und endlich auch geliefert wurde, kann es endlich auch mit Montage der Unterkonstruktion losgehen. Hier zeige ich dir in 5 einfachen Schritten, wie ich die Montage selbst durchgeführt habe.
Schritt 1: Montage des Gestells
Wenn man sich vorher einen Plan erstellt hat, dann weiß man, welche Dachziegel man abdecken muss, um die ersten Dachhaken zu setzen.
Zwischen Dachhaken und Dachziegel muss ein Mindestabstand von 5 mm eingehalten werden. Bei Nichteinhaltung kann der Haken Druck auf den Ziegel ausüben, sodass dieser brechen kann. Um den Abstand zu gewährleisten, kann es notwendig sein, den Ziegel mit einer Flex abzuschleifen.
Übrigens sollte man für das Ausschleifen der Dachziegel Schleif- und Trennscheiben benutzen, die für Beton und Ziegel geeignet sind. Eine Schutzbrille ist ebenfalls wichtig, weil kleine herumfliegende Steinchen schnell in die Augen geschleudert werden können.
Schritt 2: Dachhaken befestigen
Anschließend kann der erste Dachhaken befestigt werden. Hier ist es sehr wichtig, nur zugelassene Schrauben zu verwenden. Welche das sind, erfährst du weiter unten in diesem Ratgeber.
Jeder Dachhaken muss mit je 2 Tellerkopfschrauben mindestens 80 mm tief in die Dachsparren eingeschraubt werden. Sollten die Schrauben stecken bleiben, müssen die Sparren auf jeden Fall vorgebohrt werden. Die Schrauben müssen möglichst mittig auf die Sparren geschraubt werden. Anschließend muss die M10-Mutter angezogen werden.
Im folgenden Bild sieht man von unten nochmal genau, dass ich den Abstand von mindestens 5 mm zwischen Dachziegel und Dachhaken eingehalten habe.
Schritt 3: Dachziegel anpassen
In diesem Schritt kann der zuvor entfernte Dachziegel wieder eingesetzt werden. Damit dieser wieder bündig auf die anderen Ziegel aufsitzt, muss er im Bereich des Dachhakens abgeflext werden. Bei manchen Ziegeln ist es möglich, die störenden Stellen mit einem Hammer abzuschlagen. In meinem Fall musste aber geflext werden.
Schritt 4: Montageschienen ausrichten und befestigen
Zuletzt werden die Montageschienen befestigt. Wenn zwei Montageschienen nebeneinander befestigt werden müssen, muss man diese vorher mit einem Schienenverbinder, 4 Hammerkopfschrauben und 4 Sechskant-Sperrzahnmuttern verbinden, wie im Bild unten ersichtlich. Erst dann kann man die Montageschiene an die Dachhaken befestigen.
Wie es richtig gemacht wird, siehst du im nächsten Bild. Achte beim Festschrauben der Mutter darauf, dass die Hammerkopfschraube wirklich richtig in der Nut der Montageschiene sitzt.
Schritt 5: prüfen und fertigstellen
Im letzten Schritt muss die ganze Konstruktion noch einmal überprüft werden. Hier sind folgende Schritte zu überprüfen:
- Die Montageschienen müssen geradlinig ausgerichtet werden. Unebenheiten des Daches kann man mit den höhenverstellbaren Dachhaken ausgleichen. Erst hier merkt man meistens, dass höhenverstellbaren Dachhaken Gold wert sind.
- Überall wo sich ein Dachhaken befindet, sollte man mit der Hand nochmals an der Montageschiene ziehen. Die Montageschiene darf sich dabei nicht vom Dachhaken lösen.
- Alle Schrauben müssen nochmals nachgezogen werden. So geht man sicher, dass man auch wirklich alle Schrauben angezogen hat.
Wichtige Fragen & Antworten
Welche Schrauben für PV-Anlage?
Für die Dachhakenbefestigung von PV-Anlagen dürfen nicht irgendwelche Schrauben benutzt werden, sondern nur spezielle Tellerkopfschrauben, die extra für diesen Zweck zugelassen sind. Hier das Wichtigste:
- Tellerkopfschrauben für PV-Anlagen haben einen Durchmesser von 8 mm.
- Die Schrauben müssen aus Edelstahl gefertigt werden. Verzinkte Schrauben sind nicht zugelassen, weil sie bei Beschädigungen an der Oberfläche rosten können. SPAX-Schrauben sind ebenfalls nicht zugelassen.
- Tellerkopfschrauben sind in verschiedenen Längen erhältlich. Die richtige Länge richtet sich nach der minimalen Einschraubtiefe.
Dachhaken Einschraubtiefe: Wie lang müssen die Schrauben sein?
- Die Schrauben sollten etwa 80 mm tief in die Holzsparren geschraubt werden.
- Sitzen die Dachhaken nicht direkt auf den Sparren, sondern auf den Dachlatten auf, dürfen diese nicht mit einberechnet werden. Die Schrauben müssen so lang sein, dass sie noch etwa 80 mm tief in die Holzsparren eindringen können.
Wie viele Schrauben pro Dachhaken?
Jeder Dachhaken muss mit 2 Schrauben befestigt werden. Eine einzige Schraube reicht nicht aus und ist in Deutschland nicht zugelassen.
Darf man Schrauben für Dachhaken vorbohren?
Wenn du die Schrauben mit dem Akkuschrauber gut reinbekommst, ist ein Vorbohren nicht notwendig. Wenn es sehr schwergängig geht oder die Schraube stecken bleibt, solltest du die Bohrung mit einem 7 mm dicken Bohrer zu 2/3 auf jeden Fall vorbohren.
Wie viele Dachhaken pro Meter?
Hier gilt erst mal folgende Regel: je steiler das Dach ist, desto mehr Haken müssen befestigt werden. Allerdings ist es immer auch von den Sparrenabständen abhängig. Wer seine PV-Anlage selber plant, sollte lieber jeden Sparren belegen und nicht versuchen, hier Geld zu sparen. Ansonsten habe weiter oben in diesem Artikel Tipps zu Anzahl und Abstand von Dachhaken gegeben.
Grundsätzlich gelten folgende Richtlinien:
- Je älter das Haus ist, desto mehr Dachhaken sollten verwendet werden.
- Bei sehr alten Häusern sollten Sie ohne Berechnung oder statischen Nachweis gar keine PV-Anlage installieren. Hier muss Gewissheit herrschen, ob das Dach für diese Last überhaupt ausgelegt ist.
- Je mehr Dachhaken man verwendet, desto besser ist die Lastenverteilung auf das gesamte Dach und den einzelnen Sparren. Das kommt der Statik zugute.
- Lieber mehr, als zu wenig Dachhaken!
- Bei Zonen mit höherer Wind- und Schneelast sollten grundsätzlich mehr Haken verwendet werden.
- Keinesfalls sollten die Abstände aber mehr als 1,6 m betragen. Das gilt auch bei Neubauten.
- An den Seiten (Ortgang) sollte an jedem Sparren ein Dachhaken befestigt werden.
- An der Traufe sollte ebenfalls an jedem Sparren ein Dachhaken befestigt werden.
Arbeitssicherheit beachten
Die Sicherheit geht immer vor! Wenn du eine PV-Anlage in Eigenleistung montieren möchtest, dann solltest du dich immer angurten! Auch für das Aufstellen des Gerüstes gibt es spezielle Vorschriften, die Privatpersonen wie ich natürlich nicht immer so korrekt einhalten. Allerdings liegt die Verantwortung immer beim Bauherr selbst. Nur wer ein Gerüst ordnungsgemäß aufstellt und sich richtig angurtet, ist auf der sicheren Seite – auch im Falle eines Unfalls.
Haftungsausschluss
Es gab bereits Fälle, bei denen PV-Anlagen abgebrannt sind, das Dach eingestürzt ist oder PV-Module bei Sturm vom Dach gerissen wurden. Demnach ist eine exakte Planung sehr wichtig.
Leider gibt es verschiedene Dächer, mit verschiedenen Dachschrägen, mit unterschiedlichen Windlast- und Schneezonen, mit unterschiedlichen Sparrenabständen, mit unterschiedlichem Alter der Immobilie, unterschiedlichen Materialien und unterschiedlichem Zustand der Materialien. Dazu kommen noch viele weitere Faktoren, die berücksichtigt werden müssen.
Aus diesem Grund ist es mir unmöglich, Tipps zu geben, die genau auf deinen Anwendungsfall zutreffen. Ich weise ausdrücklich darauf hin, dass jeder Bauherr selbst für den Bau seiner eigenen PV-Anlage verantwortlich ist. Diese Seite wurde mit größter Sorgfalt erstellt. Dazu habe ich mich verschiedener Quellen bedient. Trotzdem ist jeder Anwendungsfall aufgrund verschiedener Einflüsse und Gegebenheiten separat zu betrachten und zu planen! Bei der Planung deiner PV-Anlage solltest du zudem weitere Quellen zur Grundlage deiner Planung nutzen und dich selbst über geltende Gesetze informieren. Bei Unsicherheiten solltest du auf jeden Fall einen Statiker oder ein Planungsbüro beauftragen.
