Veiligheid primeert bij montage zonnepanelen

Zonnepanelen moeten steeds goed gemonteerd zijn, zodat ze bestand zijn tegen alle weersomstandigheden. We denken hierbij in de eerste plaats aan ballasten en standaardankers, maar die kunnen niet altijd toegepast worden. Welke opties zijn er en waar moet je als installateur zeker rekening mee houden?

Normen en waarden

IN 1991-1-4

Eurocode 1 (IN 1991-1-4) reguleert de berekening van windbelasting. De code bepaalt hoe de krachten moeten worden berekend bij het uittekenen van een constructie, onderhevig aan verschillende soorten belastingen en voor bepaalde bijzondere constructies. Hier vallen dus ook zonnepanelen onder.

Alvorens een montagesysteem voor pv-panelen te plaatsen, is het dus noodzakelijk om een nauwkeurige berekening te maken om de hoeveelheid bevestigingspunten of de benodigde ballast voor verzwaring van het systeem vast te stellen. Die berekeningen moeten worden gedaan aan de hand van de vermelde Eurocode normeringen, vaak met nationale bijlage per land.

Hierbij is EN 1991-1-3 relevant voor sneeuwbelasting en EN 1991-1-4 voor windbelasting. Daarnaast wordt er in Nederland nog gerekend met bepalingen uit de specifieke norm voor pv-systemen: NEN 7250. Van die norm is helaas nog geen Europese versie beschikbaar. Dat zou echter een goede aanvulling zijn voor de andere landen en meer duidelijkheid en consistentie geven.

Criteria voor berekening

Wind die over een gebouw stroomt, wordt door het gebouw samengedrukt en rond het gebouw afgebogen. Daardoor versnelt de wind bij de randen van het gebouw, onder andere wanneer die over een dak blaast. De versnelde wind laat bij de hoeken en randen van het dak los.

Daardoor worden wervelingen opgewekt, die zorgen voor lokale windzuiging op het dakoppervlak. Deze windzuiging varieert snel in de tijd, en levert lokale piekbelastingen op het oppervlak op. De mate waarin de zuiging optreedt hangt af van de aanstroomrichting van de wind en ook van de dakhelling.

De windzuiging op het dakvlak is ook niet overal even sterk. In de Eurocode wordt rekening gehouden met die effecten door gebruik te maken van dakzones, en ook door verschillende waarden voor de vormfactoren te geven afhankelijk van de dakhelling en aanstroomhoek.

Van de Nederlandse norm voor pv-installaties is helaas nog geen Europese versie beschikbaar

Bij de berekeningen volgens de windnorm (EN 1991-1-4) wordt gekeken naar drie krachten die de wind kan uitoefenen op de pv-panelen: de opwaartse kracht (die het paneel omhoog wil trekken), de neerwaartse kracht (die op het paneel omlaag drukt) en de schuifkracht (die het paneel zijwaarts wil verplaatsen). Die krachten kunnen in bepaalde situaties ook tegelijk voorkomen; ook daar wordt in de berekening rekening mee gehouden.

De berekeningen voor de sneeuwbelasting (EN 1991-1-3) bepalen hoeveel rekening er moet worden gehouden met extra gewicht op de panelen en op het dak, wanneer sneeuw (langdurig) blijft liggen. Dat kan voor bepaalde regio's in Europa een belangrijke factor zijn om rekening mee te houden.

Standaardoplossingen

Hoofdfactoren

Windbelasting en draagkracht zijn doorgaans de belangrijkste criteria bij het evalueren van montagesystemen voor zonnepanelen. De pv-elementen moeten voldoende bestand zijn tegen rukwinden en stormen, terwijl ze zeker het dak niet te hard mogen belasten. Het montagesysteem in kwestie moet dus de panelen kunnen ondersteunen, maar mag zelf ook niet te zwaar wegen.

Dat is soms een moeilijke evenwichtsoefening. Het is niet zo moeilijk om een zwaar montagesysteem uit te werken dat eender welke panelen aankan, maar dergelijk systeem zal al snel het dak overbelasten. Een systeem dat vervaardigd is uit lichtere materialen zal dan weer het dak ontzien, maar kan mogelijk bezwijken onder de druk van de panelen of de wind.

Meten is weten

Concreet kan men bij de meeste fabrikanten en verdelers van montagesystemen terecht om de kosten van de beoogde installatie te laten berekenen. Rekening houdend met de draagkracht van het dak en de blootstelling van de panelen aan de wind, kan men zo op voorhand bekijken welke oplossing de beste is.

Montagesystemen zijn idealiter gekeurd door onafhankelijke instanties en bieden een vaste draagkracht en windweerstand aan. Zeker voor daken hoger dan 25 m is het aangeraden een beroep te doen op de expertise van leveranciers.

Bij dergelijke berekening zijn er wel heel wat elementen die men in acht moet nemen. Zo moet men rekening houden met de tussenafstanden die nodig zijn, hoeveel rails er vereist zijn, hoeveel ankers er nodig zijn ... Eenmaal berekend en gepland is het systeem vaak vrij eenvoudig te installeren voor de ervaren installateur. Bijstand op de werf kan evenwel verleend worden door de meeste leveranciers. Bepaalde fabrikanten bieden ook online rekentools aan.

De stabiliteit van een dak waarop een pv-systeem geplaatst wordt, moet vooraf goed worden gecontroleerd (indien van toepassing door een expert) om te bepalen of het geschikt is voor de krachten en het gewicht van een pv-systeem. Voor een investering die de volgende 25 jaar energie zal gaan produceren, is het zeker aan te raden om na te gaan of er schade is aan de dakafdichting en of er sprake is van renovatie vooraleer de installatie te plaatsen. 

Certificeringen

Degelijke montagesystemen beschikken idealiter over meerdere certificeringen binnen Europa en geven klanten de zekerheid dat ze het juiste montagesysteem gebruiken. Het gaat hierbij om diverse instanties die de nodige certificaten uitreiken: ETN, DiBt, CSTB, UL listed, MCS certified, TÜV en ETN. Fabrikanten geven doorgaans een garantie van minstens 10 jaar, die in veel gevallen te verhogen is naar 25 jaar.

Uiteraard is het hierbij de bedoeling dat de voorschriften van de fabrikanten nauwkeurig opgevolgd worden om de garantie intact te houden. Dat kan vrij ver gaan: zo kan het exacte koppel bepaald zijn waarmee de klemmen moeten aangedraaid worden.

Bovendien moet de ballast volgens het constructieplan verdeeld worden, en moet de potentiaalvereffening volgens de voorschriften van de fabrikant uitgevoerd worden. Lees dus grondig de handleiding en raadpleeg eventueel video's op de website van de fabrikant.

Probleemgevallen

Er zijn in het algemeen twee soorten daken die geregeld problemen opleveren bij het veilig monteren van zonnepanelen. Ten eerste zijn er platte daken waar de draagkracht onvoldoende is om het extra ballastgewicht te dragen, of waar het om andere redenen moeilijk is om ballast aan te brengen.

Schuine daken met een EPDM, PVC of bitumen dakbedekking vormen een ander probleemgeval. Waterdichtheid kan hier in het gedrang komen en de draagkracht kan ook hier onvoldoende zijn. Hiervoor komen de laatste tijd nieuwe oplossingen op de markt, zoals systemen die geïntegreerd worden in het dakmembraan met specifieke certificeringen, waardoor extra ballast niet meer van toepassing is. Daardoor kunnen daken die geen grote draagkracht hebben toch optimaal benut worden om hernieuwbare stroom op te wekken.

Voor die daken is er dus een waterdichte en lichte oplossing nodig. Bepaalde fabrikanten leveren dan ook speciale ankers, die met een dakmanchet van bitumen/pvc of EPDM afgewerkt worden. Zo wordt niet alleen het water tegengehouden, maar wordt ook elke koudebrug onderbroken. Een kwalitatieve afdichting van de manchetten is daarbij cruciaal. Men kan daarvoor het best een dakwerker inschakelen.

Andere systemen maken dan weer gebruik van slechts één basistype profielen en één type tussen- en eindklemmen, die verstelbaar zijn. Die kunnen dan voor eender welk type schuine daken gebruikt worden, zoals pannendaken, trapeziumdaken, golfplaatdaken, stalen dakpanplaten, bitumendaken en felsnaaddaken. Heel wat fabrikanten produceren dan weer een op maat gemaakte oplossing voor de verschillende soorten dakmaterialen, zoals pannen, golfplaten, metaal en bitumen.

Brandveiligheid

Dat montagesystemen voor zonnepanelen aan de nodige mechanische eisen moeten voldoen, is vanzelfsprekend. Maar ook in geval van brand moet de veiligheid verzekerd zijn. Zo bestaan er testen die de vuurbestendigheid van montagesystemen onderzoeken. 

Tijdens de test wordt in een worstcasescenario aan de buitenkant van een dak een brand veroorzaakt, en gedurende 10 minuten wordt geobserveerd hoe het montagesysteem zich staande houdt naarmate het vuur zich richting de PV-installatie verspreidt.

De materialen van dergelijke systemen moeten gedurende de vlamtest bijna volledig intact blijven. Bepaalde materialen zorgen er zelfs voor dat de verspreiding van de brand vertraagd wordt, bijvoorbeeld als het een met winddeflectors afgesloten systeem is. Dat kan ook het geval zijn bij erg lichte materialen. Ga dus steeds na hoe het zit met de brandveiligheid van de montagesystemen.

Valbeveiliging

Misschien een aspect dat minder voor de hand ligt voor de consument, maar des te meer de installateur aanbelangt: is de valbeveiliging. U wilt immers zonnepanelen in alle veiligheid kunnen installeren en zeker bij grootschalige installaties kan extra valbeveiliging een toegevoegde waarde zijn.

In plaats van dure leuningen of andere oplossingen op het dak te installeren, kan valbeveiliging rechtstreeks op het pv-montagesysteem worden gerealiseerd. Dat vergt weinig materiaal en installatietijd. In principe bieden de fabrikanten bevestigingssystemen met rails of touwen aan.

Concreet kan men bij de meeste fabrikanten en verdelers van montagesystemen terecht om de beoogde installatie te laten becijferen

De fabrikanten zullen u graag gedetailleerd advies geven over de keuze van de juiste oplossing. Valbeveiligingssystemen voor pv-systemen zijn goedkoop in aanschaf. Zij kunnen vrij gemakkelijk achteraf worden aangebracht in nieuwe en bestaande gebouwen. De valbeveiliging kan ook worden gebruikt voor andere dakwerkzaamheden na de installatie.

Vanuit de norm IEC 60364 is het bovendien vereist om alle metalen onderdelen met elkaar te vereffenen. Dat voorkomt het risico van spanningsverschillen tussen de onderdelen, waardoor iemand een schok zou kunnen krijgen en zou kunnen vallen.

De verbindingen tussen de onderdelen van heel wat montagesystemen zijn daarom zo ontworpen dat na correcte installatie er altijd een geleidend contact bestaat en de onderdelen met elkaar zijn vereffend. Dat geldt ook voor de paneelklemmen die contact maken met het frame van de zonnepanelen.

Toekomstperspectieven

Kabelmanagement lijkt in het algemeen aan belang te winnen. Er mogen bijvoorbeeld geen kabels in contact komen met het dakoppervlak of met onderdelen waardoor een kabel mogelijk zou kunnen beschadigen. Veel fabrikanten en leveranciers bieden daarom de nodige kabel- en connectorklemmen, draadgoten en pv-shelters.

Daarnaast gaat het reduceren van de CO₂-voetafdruk van de montagesystemen een steeds belangrijkere rol spelen. Bepaalde verdelers leveren daarom onderdelen gemaakt van duurzame materialen, zoals staal voorzien van certificaten ter compensatie van de CO₂-uitstoot in het productieproces. De staalproducent is hierbij verplicht om die hoeveelheid CO₂ te compenseren, door te investeren in nieuwe en schonere technieken.

Gezien de prijzen van zonnepanelen fors gedaald zijn, wordt het investeren hierin ook interessant bij toepassingen waar het rendement wat lager is, zoals bij wandbekleding. Façadesystemen hebben uiteraard een lagere opbrengst in kWh/kWp door hun minder ideale oriëntatie en hellingshoek, maar de lagere prijzen maken ook deze toepassingen interessant.

Dat wordt bevestigd door het feit dat steeds meer fabrikanten voor montagesystemen hiervoor specifieke oplossingen aanbieden. Het visuele aspect is ook een pluspunt in deze gevallen: het gebouw krijgt een unieke aanblik, terwijl men zelf stroom kan opwekken.

Bovendien zal het aspect van platte daken in de toekomst ook gericht zijn op gecontroleerde waterafvoer. Om dat te bereiken moet een groendak worden gebruikt, zodat we een 'retentie-effect' krijgen. In combinatie met een pv-installatie biedt dat een uiterst interessante oplossing voor het klimaat.

Het groendak zorgt voor betere klimatisering van het gebouw, reinigt de lucht, ontlast de riolering en in combinatie met de zonnepanelen genereert het ook nog eens groene energie. Enkele fabrikanten hebben een pv-systeem ontwikkeld dat volledig geïntegreerd is in het groendak, waardoor de panelen zonder extra ballast gemonteerd kunnen worden en gemaakt zijn van gerecycleerde materialen zoals pvc en aluminium.

Met medewerking van BluBase, K2 Systems, Novotegra en Van der Valk Solar Systems