Freiland-Photovoltaikanlagen werden nicht von einem Gebäudekörper gestützt und benötigen daher stabile, dauerhafte Unterkonstruktionen. Für technisch wie kostenmäßig sinnvolle Lösungen empfiehlt sich die Zusammenarbeit mit erfahrenen Spezialisten, die alle Möglichkeiten und Kniffe ihrer Fertigungsprozesse zu nutzen wissen. Ganz besonders gilt dies für Solarmover mit ihrer aufwendigen Mechanik.

Bei Freiland-Photovoltaikanlagen ist eine solide Unterkonstruktion unverzichtbare Basis für den wirtschaftlichen Erfolg“, erläutert Manfred Engelhardt, Vertriebsleiter der Firma Wuppermann Metalltechnik in Altmünster (Österreich). Gestützt auf umfassende Erfahrung in den Bereichen Rohrherstellung, Blechbearbeitung, Oberflächenveredelung und Montage beliefern die Unternehmen der Wuppermann-Gruppe zahlreiche Photovoltaik-Hersteller mit maßgeschneiderten mechanischen Komponenten, von Modulrahmen und Aufständerungen bis hin zu modular konfigurierbaren Rahmengestellen etwa für Nachführsysteme, die so genannten Solarmover.

Obwohl manche dieser Produkte auf den ersten Blick eher anspruchslos wirken, zeigt sich bei näherer Betrachtung schnell, dass dieser Eindruck täuscht. Um lange Jahre auch ohne Wartung zuverlässig zu funktionieren, müssen solche Bauteile hohe Anforderungen bezüglich Genauigkeit, Festigkeit und Langzeit-Korrosionsbeständigkeit erfüllen. Hinzu kommt angesichts harter internationaler Konkurrenz, vor allem aus Asien, die Forderung nach größtmöglicher Kosteneffizienz. In diesem Umfeld setzt man bei Wuppermann auf Qualität, hochproduktive Produktionsprozesse und auf die Kompetenz, in gemeinsamer Entwicklungsarbeit zusammen mit dem Kunden rundum passende Lösungen zu finden.

Entwicklungspartnerschaft spart Kosten

„Die größten Einsparungspotenziale ergeben sich in der Konstruktionsphase“, ergänzt Manfred Engelhardt. Wer hier alle Tricks und Möglichkeiten des Herstellprozesses kennt und richtig zu nutzen weiß, kann das in die konstruktive Auslegung der Bauteile einfließen lassen und dadurch gute Ergebnisse nicht nur bezüglich der Herstellkosten, sondern auch mit Blick auf die Weiterverarbeitung erzielen. Insbesondere die sichere Beherrschung enger Bauteiltoleranzen ist oft entscheidend für den reibungslosen Ablauf hoch automatisierter Fertigungsprozesse bei der Solarmodulfertigung.

Von großer Bedeutung sind auch Zusatznutzen im weiteren Verlauf der Gesamtprozesskette, wozu auch die Montage der Anlagen im Freien gehört. Während Hausdachanlagen diesbezüglich meist keine allzu hohen Ansprüche stellen, machen die Montageaufwendungen bei Aufständerungen für Freilandanlagen oft einen nicht unbeträchtlichen Kostenfaktor aus. Deshalb rücken hier Aspekte wie montagefreundliche Gesamtkonzeption, modulare Anpassbarkeit sowie saubere, passgenaue Ausführung in den Vordergrund.

Auswirkungen auf Montagezeit und Kosten haben dabei auch scheinbare Nebensächlichkeiten wie sachgerechte Verpackungseinheiten, die alle benötigten Komponenten inklusive der erforderlichen Zubehörteile bis hin zur letzten Schraube und Unterlegscheibe enthalten. Insbesondere bei Solarmovern, auf deren Achsen die Windkräfte über beachtliche Hebelarme einwirken, stehen zudem Stabilitätsaspekte im Vordergrund. Die korrekte Berücksichtigung von Windlasten – im Freiland muss man selbst Orkanstärken einkalkulieren – ist ein nicht zu unterschätzender Aspekt. Hinzu kommen die ständigen Bewegungen.

So können falsch platzierte oder ungünstig ausgelegte Kabelführungen die Freude am Betrieb nachhaltig beeinträchtigen. Diesbezüglich hat man bei Wuppermann viel Praxiswissen gesammelt. „Unsere Konstruktionsabteilungen verfügen über moderne CADSoftware und erfahrene Fachleute, die schon an zahlreichen praxistauglichen Lösungen mitgewirkt haben“, betont Engelhardt.

Rahmen für Solarmover

„Anschauliches Beispiel für solche kundenspezifischen Lösungen sind zum Beispiel anreihbare Tragelemente für die Unterkonstruktion von Solarmovern“, sagt Engelhardt. Die einzelnen Teile der selbst tragenden Konstruktion aus Profilen und Blechteilen bestehen aus hochfesten, mikrolegierten Feinkornbaustählen, die mit großer Präzision zugeschnitten und in einer aufwendig automatisierten Schweißzelle mit Hilfe von Robotern vollautomatisch verschweißt werden. Umfassende QS-Maβnahmen sichern dabei eine gleichbleibend hohe Qualität.

Vor der Auslieferung werden die Rahmen noch feuerverzinkt und danach ans Montageband des Kunden geliefert. Sie müssen so genau sein, dass die Solarpaneele anschließend in einem vollautomatischen Prozess nahezu ohne Toleranzausgleich direkt auf die oberen Rohre geklebt werden können. Ebenso entscheidend ist diese Genauigkeit auch für die Montage auf der Baustelle: „Wenn man solch lange Rahmenteile miteinander verschrauben will, würde sich jeder Versatz nachteilig auswirken“, weiß Manfred Engelhardt.

Modularität erfordert Präzision

„Ähnlich hoch sind die Präzisionsanforderungen auch bei einem modular anreihbaren Rahmen, den wir für einen anderen Solarmover herstellen“, verrät Engelhardt. Grundbausteine sind hierbei zwei U-Profile, die auf den ersten Blick nicht so aussehen, als ob ihre Herstellung besonderen Ansprüchen genügen müsste. Erst bei näherer Betrachtung zeigt sich, dass der Teufel hier im Detail steckt, denn ihre Toleranzen müssen so präzise austariert werden, dass sie auch nach dem Feuerverzinken bei der Montage weder klemmen noch zuviel Spiel haben. Anderenfalls könnten sie bei wechselnder Belastung klappern, was auf Dauer zu Schäden an der Anlage führen würde.

Für ihre Innenrespektive Außenabmessungen mussten daher spezielle Toleranzfelder definiert werden, für die es keinerlei verbindliche Normvorgaben gibt. Weitere wesentliche Forderung war, dass sie extrem gerade sein müssen und keinen Drall aufweisen dürfen. Hohe Anforderungen an die Passgenauigkeit gelten auch bezüglich der Bohrungen für die Verschraubung. Mit unterschiedslos auf dem Markt zusammengekauften Komponenten wären solche Anforderungen nicht zu erfüllen. „Wenn die Teile nicht aus einer Hand gefertigt werden, sind Probleme programmiert, selbst wenn die einzelnen Lieferanten sich jeweils strikt an geltende Normen gehalten haben“, merkt Engelhardt an.

Kostensturz bei Rahmen

„Mit Hilfe eines neuen patentgeschützten Verfahrens können wir Rahmen aus Uund L-Profilen konkurrenzlos günstig fertigen“, freut sich Rainer Bodendörfer, Geschäftsführer der Wuppermann Rohrtechnik in Burgbernheim. Entscheidender Vorteil des neuen Verfahrens ist der Verzicht auf das sonst unumgänglich erforderliche Ausklinken oder Aussägen der inneren Stege an den Biegestellen. Statt dessen werden diese Bereiche im Verlauf des Biegevorgangs durch spezielle Werkzeuge nach innen gedrückt, sodass sich das Stegmaterial beim Biegen nach innen faltet.

Somit gibt es in den Ecken keine Schwachstellen durch Schnitte und Schweißnähte, im Gegenteil, das Material verfestigt sich durch die hohe Verformung und trägt so zur Versteifung der Ecke bei. Bei beschichtetem Stahl bleibt der Oberflächenschutz zudem intakt. Entscheidender Vorteil ist vor allem die Reduzierung der Zahl an Arbeitsgängen: Statt mehrfacher Ausklink-, Biege und Schweißarbeitsgänge erfordert die Herstellung eines geschlossenen Rahmens jetzt nur noch vier Biegeoperationen und lediglich eine Stumpfschweißnaht, deren Position zudem frei gewählt werden kann.

Neben der signifikant geringeren Zahl an Arbeitsschritten fällt auch der deutlich geringere Nachbearbeitungsaufwand ins Gewicht, insbesondere bezüglich des Überschleifens von Schweißnähten oder des erneuten Korrosionsschutzes bei verzinktem Material. Zu den wesentlichen Vorteilen des Verfahrens gehört auch die hervorragende Planheit und Verzugsarmut der Rahmen einschlieβlich der Ecken, sodass man Solarzellen direkt mit minimalem Klebstoffeinsatz aufkleben kann. Herstellbar sind nach derzeitigem Stand der Technik Rahmen für die direkte Applikation von Solarmodulen ebenso wie für Aufständerungen mit beliebigen Seitenlängenverhältnissen im Abmessungsbereich bis zu 2000 × 2000 mm.

get Information: Das Extra beim Korrosionsschutz

Langjährige Bewitterung im Freien stellt ganz besondere Anforderungen an den Korrosionsschutz. Die technisch anspruchsvollste Lösung, das Stückverzinken der fertig bearbeiteten Bauteile, bedingt jedoch hohe Kosten und ist daher unter wirtschaftlichen Aspekten nicht immer vertretbar. Als kostengünstigere Lösung bietet Wuppermann deshalb je nach Bauteilgeometrie und Anforderungsprofil zwei alternative Verfahren an. So kann man bei bandverzinktem Material dank eigener Verzinkungslinien das auf die gewünschte Breite gespaltene Band erst nach dem Teilen verzinken.

Im Unterschied zu konventionellem Spaltband, das erst verzinkt und dann gespalten wird, sind auch die Längskanten dieses Bandes vollständig verzinkt und damit bestmöglich gegen Korrosion geschützt. Für geschlossene Rohrprofile gibt es dagegen das WGalweld-Verfahren. Hierbei wird die Längsschweißnaht des Rohrs, das zunächst konventionell aus verzinktem Stahlband geformt und geschweißt wird, mit Hilfe einer patentierten Technologie innen wie außen thermisch nachverzinkt. Derartige Rohre gibt es als Rundrohr mit Durchmessern zwischen 1″ und 4″ und als Formrohr mit Breiten und Höhen von jeweils 20 bis 130 mm, die Wanddicken liegen dabei zwischen 1,0 bis 4,0 mm.

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