⚡ Das Wichtigste
- Drei Anforderungen bestimmen Verbindungselemente für Solartracker: 25 Jahre Korrosionsbeständigkeit, Widerstand gegen windinduzierte Ermüdung und durchgängige elektrische Erdung.
- Fest neigungsmontierte und nachgeführte Strukturen sind unterschiedliche Aufgaben. Tracker haben Drehgelenke, sodass die Schrauben Wechsellast sehen und eine höhere Spezifikation benötigen.
- Feuerverzinkung ist die Korrosionsbasis für 25 Jahre im Freien; Standorte an der Küste erfordern Zinklamellenbeschichtung oder Edelstahl.
- Windinduzierte Ermüdung ist das größte Risiko bei Trackern. Ermüdungsbrüche an Schrauben sind der tatsächliche Grund, warum solche Strukturen versagen.
- Die Erdung schließt isolierende Beschichtungen aus. Zinklamelle leitet nicht, daher benötigen Erdungspunkte eine andere Oberfläche.
- Bohrschrauben in profilierten Stahlblechen benötigen eine EPDM-Dichtscheibe.
- Eine Lebensdauer von 25 Jahren bedeutet, dass die Verbindungselemente nicht ausgetauscht werden. Als passive Bauteile müssen sie von Anfang an richtig ausgelegt sein.
1. Ein Tracker, der einstürzte
2. Feste Neigung gegenüber Tracker
3. Optionen des Korrosionsschutzes
4. Windinduzierte Ermüdung
5. Erdung und Leitfähigkeit
6. Entscheidungsbaum und FAQ
1. Ein Tracker, der einstürzte
Im Jahr 2022 verlor ein Solarkraftwerk in einer windreichen Region Nordchinas nach zwei Betriebsjahren mehrere Tracker. Zahlreiche Stützenverschraubungen waren gebrochen, und die Strukturen stürzten ein.
Die Ursache war Ermüdung: Windinduzierte Schwingungen wirkten auf Schrauben, die mit zu geringer Vorspannkraft montiert worden waren. Sobald sich die Verbindung öffnete, nahm die Schraube die volle wechselnde Windlast statt eines kleinen Anteils davon auf, und der Bruch folgte.
Die Abhilfe bestand darin, die Vorspannkraft nach VDI 2230 neu zu berechnen, auf Schrauben der Klasse 10.9 mit Zinklamellenbeschichtung zu wechseln und Sicherungsmuttern zu ergänzen.
2. Feste Neigung gegenüber Tracker
| Merkmal | Feste Neigung | Tracker |
|---|---|---|
| Beanspruchung | Statisch – Wind plus Schnee | Wechselnd – Drehung plus Windschwingung |
| Schraubenklasse | 4.6 / 8.8 | 8.8 / 10.9 |
| Korrosionsschutz | Feuerverzinkt | Feuerverzinkt plus Zinklamelle |
| Sicherung | Federscheibe ist üblich | Mutter mit Kunststoffeinsatz oder Schraubensicherung |
| Auslegungslebensdauer | 25 Jahre | 25 Jahre |
3. Optionen des Korrosionsschutzes
| Umgebung | Empfohlen | Salzsprühtest |
|---|---|---|
| Binnenland, trocken | Feuerverzinkt | 500 h |
| Allgemeiner Außenbereich | Feuerverzinkt plus Zinklamelle | 720 h |
| Küste oder Chemie | Edelstahl 316 | 2.000 h und mehr |
Zu beachten ist, dass Feuerverzinkung 50–80 μm Zink aufbringt und die Gewindepassung verändert, sofern das Gewinde nicht nach dem Tauchen geschnitten oder die Mutter übergroß aufgeschnitten wird. Für tragende Verschraubungen ist die Verzinkung nach ISO 10684 zu spezifizieren und die Mutter entsprechend abzustimmen – eine häufige Ursache für Montageprobleme auf der Baustelle.
4. Windinduzierte Ermüdung
Tracker schwingen unter Windanregung, sodass die Schrauben Wechsellast sehen. Die Gegenmaßnahmen sind:
- Die Vorspannkraft in Richtung 90 % der Streckgrenze anheben, sodass die äußere Last nur einen kleinen Anteil der Schraubenkraft moduliert.
- Gewalzte statt geschnittene Gewinde verwenden, wegen des Ermüdungsgewinns von 20–30 % am Gewindegrund.
- Spannungskonzentrationen beseitigen: Radien an Schaftübergängen, kein Freistich am Gewindeauslauf.
- Die Verbindung steif halten. Ein dicker Flansch und eine kurze Klemmlänge verringern den Lastfaktor Φ und damit die Spannungsamplitude.
5. Erdung und Leitfähigkeit
Die Struktur muss für den Blitzschutz geerdet werden, was unmittelbare Folgen für die Wahl der Beschichtung hat:
- Zinklamellenbeschichtungen leiten nicht und dürfen daher an einem Erdungspunkt nicht verwendet werden.
- An Erdungsstellen verzinkte oder Edelstahlschrauben einsetzen.
- Die Kontaktflächen vor der Montage bis auf das blanke Metall schleifen und die Verbindung mit leitfähiger Paste statt mit Farbe wieder schützen.
6. Entscheidungsbaum und FAQ
Schritt 1: Feste Neigung oder Tracker?
Fest → Klasse 4.6, feuerverzinkt. Tracker → Klasse 10.9, Zinklamelle über der Verzinkung.
Schritt 2: Küste?
Ja → Edelstahl 316, und regelmäßige Inspektion einplanen statt 25 Jahre Wartungsfreiheit anzunehmen.
FAQ
F: Werden bei Solarkonstruktionen Bohrschrauben verwendet? Bei profilierten Stahldachblechen ja – Bohrschrauben mit EPDM-Scheiben. Primäre Stahlträger und Trackergelenke werden verschraubt, weil eine Bohrschraube nicht die Klemmkraft aufbauen kann, die eine tragende Verbindung benötigt.
F: Sind 25 Jahre ohne Wartung realistisch? Für Feuerverzinkung in trockener Binnenlandumgebung ja. An der Küste nein – Inspektion und Ausbesserung einplanen und die Beschichtung auf dieser Grundlage spezifizieren.
F: Warum nicht überall Edelstahl? Kosten und Kaltverschweißung. Edelstahlschrauben in einer Edelstahlkonstruktion fressen sich bei der Montage ohne schmierende Beschichtung, und der Preisaufschlag gegenüber verzinktem Stahl ist im Binnenland kaum zu rechtfertigen.
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