Systemlösungen

Das nD-System

Das patentierte nD-System wurde von uns ursprünglich als gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage entwickelt und mit der Zeit weiterentwickelt, so dass es – unter Berücksichtigung gewisser konstruktiver Änderungen – auch an Fassaden, auf Flachdächern und als solares Hybridsystem eingesetzt werden kann. Die nD-Solardächer und -Fassaden schützen Ihr Gebäude nicht nur dauerhaft gegen Umwelteinflüsse und erzeugen Energie; sie verleihen Ihrem Gebäude zudem ein ästhetisch hochwertiges Erscheinungsbild. Nachfolgend finden Sie weitere Informationen zu den einzelnen Systemen und ihren Anwendungsmöglichkeiten.

nD-Indachsystem

Das nD-Indachsystem ist ein universelles, regendichtes Photovoltaik-Montagesystem, das rahmenlose Photovoltaikmodule (sog. Laminate) unterschiedlicher Zelltechnologien optisch ansprechend in das Dach integriert. Es ersetzt die herkömmliche Dacheindeckung und spart somit deren Kosten ein. Aufgrund des geringen Gewichts (rund die Hälfte eines Ziegeldachs) ist das Solardach sowohl für Neubauten als auch für Sanierungen geeignet.

Spezielle Unterkonstruktion – stabil und gleichzeitig flexibel Die Unterkonstruktion der PV-Indachanlage wird auf dem Dachstuhl verankert und besteht aus speziellen Aluminium-Profilschienen. Die Module sind auf dieser Unterkonstruktion gleitend gelagert, wodurch auch etwaige Unebenheiten des Dachstuhls ausgeglichen werden. Die Konstruktion ist stark genug, um Wind und Wetter zu trotzen und gleichzeitig flexibel genug um thermische Schwankungen dynamisch auszugleichen. Dieses aus dem industriellen Bereich bekannte Konstruktionsprinzip ist einer der Gründe, weshalb die Lebensdauer eines nD-Solardaches die eines gewöhnlichen Daches bei weitem übersteigt.

Dichtigkeit ohne Leistungseinbußen Das System bietet eine hohe Beständigkeit gegen Niederschlag, Sturm, Kälte und Hitze. Gleichzeitig löst es durch spezielle Konstruktionsmerkmale die Probleme bisheriger Indach-Solaranlagen, wie Überhitzung und daraus resultierende Leistungseinbußen oder Kondenswasserbildung. Erreicht wird dies durch die Montage nach dem altbewährten Überschuppungsprinzip. Durch einen offenen Spalt am Modulscheibenübergang wird jedes Modul einzeln hinterlüftet. Gleichzeitig fangen die speziell konstruierten Lüftungsbleche an den Moduloberkanten das wenige noch entstehende Schwitzwasser auf und leiten es nach außen ab. Unter Verwendung eines flugschneefesten Unterdaches wird somit ein vollständig dichtes Solardach erzeugt.

Hohe Beständigkeit – lange Lebensdauer Die mit gehärtetem Glas gefertigten Photovoltaikmodule zeigen sich unbeeindruckt von den Naturgewalten. Sie sind hagelschlagfest und Schnee kann dank der glatten und kantenfreien Konstruktion schneller abrutschen als bei PV-Anlagen mit gerahmten Modulen. Das Entstehen von Moos und anderen Ablagerungen wird dadurch ebenfalls reduziert. Das nD-System benutzt für die Regendichtigkeit keine korrosionsanfälligen Verklebungen oder Gummi-Abdichtungen; nur Glas und Aluminium. Durch die schindelförmige Überschuppung und den Einsatz der Lüftungsbleche aus Aluminium ist eine Abdichtung über alterungsanfällige Gummidichtungen nicht erforderlich. Die auf den Modulschienen verwendeten Gummis dienen nicht zur Dichtung, sondern nur zur Trennung zwischen Glas und Aluminium; sollten diese einmal porös werden, läuft das Wasser über den integrierten Wasserablauf über die Modulschienen zur Traufe. Die Lebensdauer der Materialien ist ein entscheidender wirtschaftlicher Aspekt und grundlegend für eine zukünftig nachhaltige Wirtschaftsweise. Wir haben das nD-System für eine maximale Lebensdauer konzipiert.

Optisches Highlight An den Dach-Randbereichen oder an Dacheinbauten (z.B. Dachfenster oder Schornstein) werden Blindplatten aus Glas, Alucobond oder Faserzement im passenden RAL-Farbton eingesetzt. Ob Grate oder Kehlen, Dachgauben, Dachfenster oder Schornsteine, mit der gebäudeintegrierten Photovoltaikanlage ist eine einheitliche, ansprechende Optik kein Problem mehr. Wie kaum ein anderes Gestaltungselement verwandelt das nD-Indachsystem Ihr Dach in eine optisch ansprechende und vor allem einheitliche Fläche. Dies gilt sowohl für die Dachsanierung bestehender Gebäude als auch für den Neubau.

Modulares und vom Modulhersteller unabhängiges, zukunftssicheres Gesamtsystem Im nD-System werden standardisierte Modulformate namhafter Hersteller verwendet, somit ist man von keinem einzelnen Modulhersteller abhängig. Sie können wählen zwischen Dünnschichtmodulen (CdTe), polykristallinen oder monokristallinen Modulen. Dünnschichtmodule setzen wir beispielsweise ein, wenn die Optik der Solaranlage im Vordergrund steht, eine harte Bedachung erforderlich ist oder das Dach nicht optimal ausgerichtet ist, da Dünnschichtmodule auch gut mit diffusem Licht arbeiten können. Soll mehr Leistung erreicht werden, setzen wir poly- oder monokristalline Module ein, diese haben einen höheren Wirkungsgrad als Dünnschichtmodule. Alle Module können einzeln demontiert werden, so dass der Zeitaufwand im Falle einer Wartung gering bleibt.

Maßgeschneiderte Lösungen – auch für Großanlagen Nicht immer ist der Einsatz standardisierter Modulformate möglich. Das nD-Indachsystem ist so flexibel, dass auch Sondermodule eingesetzt werden können, wie z.B. semitransparente Module in Sondergrößen, auch für Überkopfverglasung, oder Blindmodule aus Glas mit Siebdruck, auch für die Dachrandbereiche. Solche maßgeschneiderten Lösungen finden beispielsweise bei Parkplatzüberdachungen oder Gewächshäusern Anwendung. Durch den Wegfall der waagerecht verlaufenden Schienen erhält man auch von unten betrachtet ein ästhetisch einwandfreies Erscheinungsbild. Auch hier wird das nD-System nach dem Überschuppungsprinzip montiert, Silikonabdichtungen sind nicht erforderlich. Somit gibt es auch keine störenden Schmutzkanten, was besonders bei flachen Dachneigungen zu einer höheren Langlebigkeit führt.

Möglichkeit der harten Bedachung Viele Dächer erfordern eine harte Bedachung. Unsere Dünnschichtmodule nD-Energie-S wurden zusammen mit dem nD-Indachsystem von der Materialprüfanstalt für das Bauwesen der TU Braunschweig in einem Brandtest geprüft und sind zusammen mit dem Montagesystem (unabhängig von der Dachneigung) als harte Bedachung zugelassen.

Zusammengefasst… das nD-Indachsystem…

  • bietet eine vollständige architektonische Integration in die Gebäudehülle und damit ein ästhetisch hochwertiges Erscheinungsbild
  • ersetzt die herkömmliche Dacheindeckung
  • lässt sich an alle Dachformen und -größen anpassen; Dach-Randbereiche, Grate, Kehlen und Dacheinbauten (Schornsteine, Tageslichtröhren, Dachfenster etc.) werden mittels Blindmodule angepasst
  • sorgt für Hinterlüftung jedes einzelnen Moduls und führt somit zur Leistungssteigerung
  • ist aufgrund geringer Eigenlast auch für Sanierungen geeignet
  • ist dauerhaft regendicht und sturmsicher
  • ist spannungsfrei gleitend gelagert

nD-Flachdachsystem

Mit der Montage eines nD-Flachdachs können wir gegenüber herkömmlichen aufgeständerten Flachdachsystemen die Dachdichtigkeit verbessern, die Lebensdauer erhöhen und die Flächenleistung deutlich steigern.

Aerodynamisch – keine durchgehende Beschwerung erforderlich Die aerodynamische Flachdach-Photovoltaikanlage, welche nur aus wenigen Einzelteilen besteht und somit schnell und einfach zu montieren ist, wird ohne Dachdurchdringungen nur auf Bautenschutzmatten aufgestellt. Die Anlage wird durch den vom Wind erzeugten Anpressdruck stabil auf dem Dach gehalten. Nur an den Rand-/Eckbereichen eines Flachdaches müssen die Elemente beschwert werden. Statische Belastungen werden somit reduziert.

Optimale Flächennutzung und hohe Flexibilität Mit einer Ost-/West-Ausrichtung anstatt einer reinen Südausrichtung lässt sich die Dachflächenausnutzung optimieren und die Nennleistung der PV-Anlage erhöhen. Der Aufstellungswinkel beträgt üblicherweise 15°, kann aber – ebenso wie der Reihenabstand – angepasst werden. Das nD-Flachdachsystem kann bis zu einer Dachneigung von 10° auf Dächern mit Bitumen, Folie, Kies, Begrünung, Kalzip oder Trapezblech ausgelegt werden. Dabei können poly- oder monokristalline Module zum Einsatz kommen.

Lange Lebensdauer Selbstverständlich setzen wir auch bei dem aerodynamischen Flachdachsystem korrosionsfreie und langlebige Materialien ein, die eine Lebensdauer von über 20 Jahren haben und recycelbar sind. Die nD-Flachdachelemente aus Glas und Aluminium sind UV-beständig und schützen die darunterliegende Dachabdichtung. Individuelle Berechnung Die Statik des nD-Flachdachsystems wird jeweils objektspezifisch berechnet.

nD-Fassadensystem

Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (Building Integrated Photovoltaics; BIPV) findet mittlerweile auch immer mehr Anwendung an Fassaden, was nicht zuletzt am Optimierungsbedarf im Hinblick auf die Energieeffizienz von Gebäuden, an den Ansprüchen der Bauherren an ein hochwertiges Erscheinungsbild sowie an der stetigen Weiterentwicklung von Dünnschichtmodulen liegt.

Gebäudeintegrierte PV-Fassade für eine ansprechende Optik Die Montage des nD-Systems an der Gebäudefassade erschließt zusätzliche Flächen zur solaren Energieerzeugung und schafft eine ästhetisch ansprechende Architektur. Zum Einsatz kommt entweder die geschuppte Ausführung wie bei der Dacheindeckung oder eine planebene Montage. Dabei handelt es sich um ein verdecktes Montagesystem ohne sichtbare Verankerungen. Auch hier können dank des flexiblen nD-Montagesystems unterschiedliche Module eingesetzt werden und es ist grundsätzlich jeder Hersteller wählbar. Bei Einsatz von poly- oder monokristallinen Modulen lässt sich zudem die Lichtdurchlässigkeit flexibel gestalten.

Wirtschaftlich trotz niedrigerem solaren Ertrag Der Energieertrag von Fassadenanlagen an der senkrechten Fläche ist grundsätzlich niedriger als von Photovoltaikanlagen auf dem Dach. Gut besonnte, schattenfreie Flächen erreichen jedoch gute Erträge und der Entfall von hochwertigen Fassadenplatten steigert die Wirtschaftlichkeit. Das Einsparpotential teurer Fassadenplatten mit etwa 100,- €/m² (vgl. Dachplatten 45€/m²) ergibt eine Einsparung von bis zu 750,- € pro installiertem kWp.

nD-Hybridsystem

Das nD-System wurde zu einem solaren Hybridsystem weiterentwickelt, mit dem Sie Ihr Gebäude gleichzeitig mit Strom und Wärme versorgen können. Hierzu werden die üblichen Photovoltaikmodule mit rückseitigen Absorbern gekoppelt, die zusätzliche thermische Solarenergie erzeugen. Der photovoltaisch-thermische Kollektor für die Dachintegration „nD-Hybrid“ wurde in einem FuE-Projekt in Zusammenarbeit mit dem Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) und dem Architektur- und TGA-Planungsbüro Carsten Grobe Passivhaus entwickelt. Dabei konnte u. a. der thermische Spitzenwirkungsgrad im OC-Betrieb um 60 % verbessert werden.

Grundprinzip des Kollektors

Die Kollektorkonstruktion verzichtet bewusst auf eine Glasabdeckung und eine kostenaufwändige thermische Isolierung. Im Resultat hat der Kollektor die thermischen Eigenschaften, die in etwa einem Schwimmbad-Kollektor entsprechen. Dies hat verschiedene Vorteile, z.B. im Vergleich mit üblichen Solarthermiekollektoren (Flachkollektoren, Röhrenkollektoren).

  • Der Kollektor überhitzt im Sommer nicht (keine „Stagnation“)
  • Wärmeertrag aus der Luft möglich, bei „Unterkühlung“ des Kollektors unter die Außentemperatur
  • Nutzung als „Kältekollektor“ möglich (passive Kühlung oder Abwärmesenke bei aktiver Kühlung). Der Kollektor gibt Wärme ab, wenn er wärmer ist als die Umgebung und geringe Einstrahlung vorliegt.

Allerdings sind die gelieferten Kollektortemperaturen häufig nicht direkt (wie bei einem – teureren – Solarthermiekollektor) nutzbar. Daher wird der Kollektor an eine Wärmepumpe sowie ein bis zwei Systemspeicher angeschlossen. Die Wärmepumpe nutzt den Kollektor als Wärme- (oder Kälte-) quelle, bringt seine Energieertrag auf ein für das Gebäude nutzbares Temperaturniveau und speist sie in einen Wärme-(oder Kälte-) Speicher ein. Es entsteht ein „PVT-System“.

Im PVT-System leistet der PVT-Kollektor einen Vierfachnutzen: Erzeugung von Strom, Wärme und Kälte, sowie Stellung der Regendichtheit, und zwar bei maximaler Verfügbarkeit für Wärme und Kälte. Er kann als einzige Wärmequelle für eine Wärmepumpe betrieben werden, d.h. es kann auf Erdreichwärmequellen (Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren, Eisspeicher) verzichtet werden. Die möglichen (geringen) Zeitabschnitte im Jahr, wo der Kollektor aufgrund der niedrigen Temperaturen die Wärmepumpe nicht versorgen kann, können optional durch einen elektrischen Heizstab gedeckt werden. Bei Bedarf kann der Kollektor parallel zu einer Erdreichwärmequelle betrieben werden. Durch die „doppelten Wärmequellen“ und die zusätzliche Regeneration der Erdreichwärmequelle durch den Kollektor kann diese wesentlich kleiner (bis zu 50%) ausgeführt werden als bei konventioneller Auslegung. In Kombination sind weiter gesteigerte Jahreseffizienz und völliger Verzicht auf den Heizstab zu erwarten.

Aufbau des nD-Hybridsystems

  1. PV-Modul
  2. Wärmetauscher
  3. Wärmetauscher mit Ausschnitt
  4. Tragschiene mit Höhenjustierung
  5. Modulwinkel
  6. Rohrsammler
  7. Klemmleiste

Das Wärmeübertragerprofil aus Aluminium-Strangguss bildet das selbsttragende Montagesystem für PV-Module und gleichzeitig die regendichte Dachebene. Die Fluidkanäle sind direkt in das Profil integriert, sodass der Aufbau vereinfacht und die Anzahl an Bauteilen verringert wird. Die PV-Module werden ohne Klebstoffe auf die Wärmeübertragerprofile geklemmt. Dies vereinfacht die Montage und senkt die Energiegestehungskosten. Die klebefreie Verbindung ermöglicht eine sehr gute thermische Kontaktierung mit einem geringen thermischen Kontaktwiderstand, welcher einer äquivalenten Luftschicht mit einer Dicke von <0,1mm entspricht.

Wärmetauscher mit Sammlerbalken und Dünnschicht PV-Modul

Die Wärmeübertragerprofile verlaufen parallel unter den PV-Modulen und bilden damit eine große Harfe. Eine Reihe von Wärmeübertragerprofilen bildet ein Register, welches an zwei Sammelrohre angeschlossen ist. Durch die Harfenausführung ist in den Kanälen der Wärmeübertrager immer eine laminare Strömung mit geringen Druckverlusten von im Mittel 30 bis 60 mbar gegeben.

Die Wärmeabfuhr von den PV-Modulen durch die flüssigkeitsdurchströmten Wärmeübertragerprofile im PVT-Dach führt zu einem Strommehrertrag. Bei der Verwendung von Dünnschicht PV-Modulen ergibt sich eine elektrische Ertragssteigerung von ca. 2 % bei Aufdachmontage und ca. 4 % bei Indachmontage, bei kristallinen PV-Modulen ergeben sich ca. 4 % elektrische Ertragssteigerung bei Aufdachmontage und ca. 8 % bei Indachmontage.

Vorteile und Synergieeffekte des nD-Hybridsystems

  • Gleichzeitige Erzeugung von Strom durch Photovoltaik und Wärme/Kälte durch Solarthermie auf einer Fläche mit nur einer Unterkonstruktion, welche regendicht ist und wie beim nD-Indachsystem die übliche Dacheindeckung vollständig ersetzt
  • Dadurch Einsparpotenzial bei Montage und effiziente Nutzung der Dachfläche
  • Einzeln abnehmbare PV-Module ohne Rohre auftrennen zu müssen
  • Der tagsüber erzeugte Strom kann zur Wärmespeicherung genutzt werden
  • Kälteerzeugung durch die Möglichkeit der Wärmeabgabe über die Kollektoren, insbesondere nachts
  • Keine großen Saisonalspeicher erforderlich
  • Bis zu 8 % höherer Stromertrag durch Wärmeabfuhr und weitere Ertragssteigerung aufgrund der konstruktionsbedingten guten Hinterlüftung sowie dem ausschließlichen Einsatz von PID resistenten, rahmenlosen und schmutzkantenfreien PV-Modulen
  • Beheizung der PV-Module im Winter. Durch eine kurzfristige Umkehr des Wärmestroms ist eine Abtauung von Schneebedeckung möglich. Dadurch lässt sich im Winter ein höherer Strom- und auch Wärmeertrag erzielen
  • Höherer zu erwartender PV-Stromertrag durch die Wärmeabfuhr von den PV-Modulen (die Effizienz der PV-Module ist temperaturabhängig)
  • Höhere PV-Direktverbrauchsquote möglich, da der PV-Ertrag in Wärme transformiert und thermisch gespeichert werden kann
  • Bei Wärmepumpenbetrieb ist eine Unterkühlung des Kollektors möglich. Hier entsteht zeitweise zusätzlicher Wärmeertrag durch kondensierende Luftfeuchtigkeit und ggf. Vereisung.
  • Nutzungsvielfalt der Wärmeübertragerprofile: als Wärmequelle zur Gebäude- oder Schwimmbadwasserbeheizung mittels Wärmepumpe, zur Regeneration von Erdwärmesonden und -kollektoren, als Abwärmesenke zur Gebäudekühlung mittels reversibler Wärmepumpe

Weitere Infos zu dem PVT-System und zu den ersten geplanten Referenzprojekten finden Sie unter www.passivhaus.de/photovoltaik

nD-Energiemanagementsystem

Unser Partner, die nD-enerserve GmbH aus Hannover, hat ein Energiemanagementsystem entwickelt, mit der Sie Ihre Solaranlage steuern und auswerten sowie sämtliche Voraussetzungen im Bereich des Einspeisemanagements erfüllen können. Der e.manager ermöglicht die Vernetzung von Energieerzeugern und –verbrauchern in Wohn- oder Gewerbegebäuden und optimiert somit Ihren Eigenverbrauch und Ihre Energiekosten. Durch die zahlreichen Schnittstellen können Wechselrichter verschiedenster Hersteller, Energiezähler und Sensoren (z.B. Temperaturfühler) angeschlossen werden. Über WLAN-Steckdosen, Relais, digitale oder analoge Ausgänge können einzelne Verbraucher wie z.B. Waschmaschinen oder E-Tankstellen, sowie Heizkessel, Wärmepumpen oder Heizpatronen gesteuert werden. Die Regeln zum Einspeisemanagement wie z.B. das Leistungsmanagement über fernsteuerbare Rundsteuerempfänger, werden dabei stets eingehalten. Die Überwachung und Auswertung erfolgt ganz einfach über ein Webportal, auf das Sie von jedem Ort der Welt zugreifen können. Weitere Informationen finden Sie auf der Website www.emanager.eu

nD-Energiezentrale

Wenn Sie Ihren PV-Eigenverbrauch maximieren möchten, bietet sich bei Neuinstallation Ihrer Photovoltaikanlage die nD-Energiezentrale an, bestehend aus Batteriespeicher, Batteriemanagement, Systemsteuerung und Wechselrichter. Der Batteriespeicher basiert auf modernster Lithium Batterietechnik und kann modular von 3 bis 12 kWh erweitert werden. Es erfolgt eine Vernetzung aller Komponenten mit dem e.manager, so können sämtliche Erzeuger, Speicher und Verbraucher gesteuert und überwacht werden. Die nD-Energiezentrale erfüllt alle Fördervoraussetzungen für das KfW-Förderprogramm „Erneuerbare Energien – Speicher“. Die Herstellererklärung sowie weitere Informationen über die nd-Energiezentrale finden Sie im Downloadbereich.