Ein ausgeklügeltes, eigens entwickeltes Steckverbindersystem macht Solardachziegel leistungsfähiger und dachdeckergerecht – und lässt das Gesamtsystem auch einzelne Modulausfälle verkraften.
Geschäftsführer Sven HöppnerPhotovoltaik-Dachziegel gelten als ästhetische Alternative zu großformatigen Panels. Insbesondere im Denkmalschutz kommen sie zum Einsatz und fügen die Solartechnik dezent in das historische Gesamtbild ein. Dennoch haftet ihnen das Image an, weniger leistungsfähig, kompliziert zu verbauen und störanfällig zu sein. Der Spezialist für Verbindungstechnik und Komponentenschutz Werner Wirth hat diesen Schwachstellen ein eigens entwickeltes Steckverbindungssystem entgegengesetzt. Das Unternehmen packt dabei das Problem der Solardachziegel an der Wurzel. „Ein Dach durchschnittlicher Größe kann mit 600 bis 800 Dachpfannen versehen werden. Damit haben wir auch 600 bis 800 elektrische Anschlüsse“, erläutert Geschäftsführer Sven Höppner. „Das bedeutet automatisch einen Leistungsverlust aufgrund der zahlreichen Verbindungspunkte.“ Um die Leistung der Ziegel zu erhöhen, stellte Werner Wirth die Optimierung der Widerstände in den Mittelpunkt seiner Lösung.
Parallelschaltung verringert den Widerstand
Entscheidend dafür war der Wechsel von einer Reihen- zu einer Parallelschaltung. Als Infrastruktur entstand dafür eine Leitungsmatrix, die sich an der Dachkonstruktion orientiert. Zweipolige Leitungen werden horizontal auf dem Dach verlegt und befestigt. Diese werden dann mit senkrechten Leitungen verbunden. Abwechselnd ist dies eine Plus- oder eine Minusleitung. Es entsteht ein verzweigter Stromkreis – eine Parallelschaltung. Und für die gilt: Der Gesamtwiderstand ist kleiner als der kleinste Widerstand in der Schaltung. Für den Anschluss der Dachpfannen entwickelte der Verbindungsspezialist eine optimierte Steckerlösung. Diese besteht aus einer speziellen Anschlussbuchse. Auch hier wurde der Übergangswiderstand weiter optimiert. „Wenn Leistung verloren geht, sind das meistens kaskadierende Effekte aus Addition von Widerständen“, sagt Höppner. „Daher gilt es, in dieser Applikation das besondere Augenmerk auf die Übergangswiderstände der Steckverbinder zu richten.“ Das Ergebnis gibt den Entwicklern Recht: Unterm Strich realisiert die Verbindungslösung von Werner Wirth mit Leitungsmatrix und optimierter Steckverbindung einen deutlich verringerten Leistungsverlust.
Einfache Montage sorgt für eine sichere Funktion
Die Verlegung des Netzwerks orientiert sich an der Konstruktionsweise genormter Dächer. Diese gibt die genauen Abstände vor, in denen die Solarziegel anzubringen sind. Daraus ergibt sich die Lage der Leitungen sowie die der Verteilerterminals. Da eine funktionale Elektronik nur so gut wie ihre Installation ist, nahm sich Werner Wirth bei seiner Konzeption auch der einfachen Montage des Systems an. „Man muss sich vorstellen, wie ein Dachdecker arbeitet und daran das Anschlusskonzept anpassen“, sagt Höppner. „Wir wollen aus dem Dachdecker keinen Elektriker machen.“ Während die Montage anderer Systeme Spezialwerkzeug oder gar eine Vergussleistung vor Ort erfordern, reduziert die Wirth-Lösung den Einbau auf das Wesentliche. „Nichts messen, nichts verdrahten, kein Werkzeug auf dem Dach, sondern wirklich nur Hammer, Nagel, Plug & Play“, beschreibt Höppner die Montageanforderungen. Für das Leitungsnetz kommen die zweipoligen horizontalen Leitungen von der Rolle. Sie werden am Boden auf die erforderlichen Maße abgelängt und jeweils am Reihenende mit einer Abschlusskappe versehen. Die vertikalen einpoligen Leitungen kommen in konfektionierter Länge und vernetzen die Reihen über Y-Verbinder. Wo eine Solardachpfanne zu verlegen ist, befestigt der Dachdecker jeweils den Verteiler direkt an der Dachlatte. Das ist einfach mit Hammer und Nagel möglich. Die Leitung ist damit verlegt. Die Photovoltaikziegel brauchen dann nur noch mit ihren Steckverbindern angeschlossen werden.
Über widerstandsarme Spezialverbindungen docken die Solardachziegel an die Verteilerbuchsen und damit ans Leitungsnetz an
Hammer, Nagel, Plug & Play: Werner Wirth hat mit seinem System Solardachziegel leistungsstärker und leichter montierbar gemacht
Alle Solarziegel einzeln anwählbar
Es entstand ein Verbindungssystem für Photovoltaik-Ziegel, das leistungsstark und sicher ist. Die Parallelschaltung der Module verringert nicht nur den Widerstand, sondern macht auch einzelne Modulausfälle für das Gesamtsystem verkraftbar. Sie erhöht zudem die Verschattungstoleranz und ermöglicht für das Solardach einen Betrieb bei niedriger Spannung. Darüber hinaus bietet das Konzept Spielraum für individuelle Zusatzfunktionen. So ist jeder einzelne Dachziegel überwachbar, wodurch sich beispielsweise im Schadensfall die Problemstelle einfach lokalisieren lässt. Werner Wirth entwickelt kundenspezifische Lösungen und bietet seine Expertise sowohl in Sachen Verbindungstechnik als auch in allen Belangen des Komponentenschutzes für sensible Elektronik. Dies kam auch für die Photovoltaik-Ziegel zum Tragen. Nahezu alle Komponenten, mit denen die Solarziegel mit Strom versorgt werden, stammen aus eigener Fertigung.
