Leitfaden für Photovoltaik-Carports: Von den Grundlagen bis zur Auswahl – Verstehen Sie den grünen Vorteil von „Parken + Stromerzeugung“ in einem Artikel

Kurze Antwort:

Was ist ein Photovoltaik-Carport? Es handelt sich um eine Gebäudeanlage, die Solar-Photovoltaikmodule mit dem Dach eines Parkhauses kombiniert und so Strom aus Sonnenenergie erzeugt, während sie gleichzeitig Schatten und Regenschutz bietet und damit eine „doppelte Nutzung eines Standorts“ ermöglicht.

Wie viel Strom kann es erzeugen? Am Beispiel eines Photovoltaik-Carports aus Aluminiumlegierung lässt sich zeigen, dass jeder Stellplatz je nach Sonneneinstrahlung 3500–4500 kWh Strom pro Jahr erzeugen kann. Der erzeugte Strom kann direkt für Beleuchtung und zum Laden von Geräten genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden.

Lohnt sich die Investition? Die statische Amortisationszeit für einen reinen Photovoltaik-Carport beträgt etwa 8–10 Jahre, mit einem internen Zinsfuß (IRR) von ca. 5–8 %. Durch die Kombination mit Energiespeichern und Ladestationen lässt sich die Amortisationszeit auf 3–7 Jahre verkürzen und der IRR auf 8–15 % steigern. Einige Lösungen zeigen, dass die durchschnittlichen jährlichen Einnahmen aus Ökostrom pro Stellplatz 4.000 Yuan übersteigen, bei einer Amortisationszeit der zusätzlichen Kosten von nur 2,8 Jahren.

Wo eignet es sich für die Installation? Es eignet sich für Industrieparks, Gewerbekomplexe, Schulen, Krankenhäuser, öffentliche Parkplätze, Wohngebiete, Autobahnraststätten usw.

Zusammenfassung: Fünf Kernpunkte von Photovoltaik-Carports

▪ Doppelte Nutzung an einem Ort: Es benötigt keine zusätzliche Fläche, erzeugt Strom über dem bestehenden Parkplatz und bietet gleichzeitig Sonnenschutz und Kühlung. Die Temperatur unter dem Dach kann um 3–5 °C gesenkt werden.

▪ Die Struktur ist exquisit: Je nach Anzahl der Stützen unterscheidet man zwischen ein- und zweistufigen Stützkonstruktionen. Einstufige Stützkonstruktionen sind platzsparend und einfach zu montieren; zweistufige Stützkonstruktionen bieten eine höhere Windbeständigkeit, sparen Stahl und weisen eine stabilere Struktur auf.

▪ Die Materialien bestimmen die Lebensdauer: Aluminiumlegierungswinkel sind korrosionsbeständig, wartungsfrei und eignen sich für Küstenregionen und Gebiete mit hoher Luftfeuchtigkeit; Kohlenstoffstahlwinkel zeichnen sich durch eine hohe Tragfähigkeit und kontrollierbare Kosten aus und eignen sich für große Spannweiten.

▪ Die Integration von Licht, Speicher und Ladefunktion ist ein Trend: Durch die Integration von Photovoltaik-Stromerzeugung, Energiespeichersystemen und Ladesäulen können Eigenverbrauch von Energie, Speicherung von Stromüberschüssen sowie Spitzen- und Tal-Arbitrage erreicht werden, und die Wirtschaftlichkeit ist deutlich besser als bei reinen Photovoltaik-Lösungen.

▪ Die Auswahl hängt vom jeweiligen Szenario ab: Die Gegebenheiten vor Ort, die klimatischen Bedingungen, die Fahrzeuggröße und der Strombedarf bestimmen gemeinsam die Bauform und die Materialauswahl des Carports. Es wird nicht empfohlen, Entscheidungen allein auf den Anschaffungspreis zu stützen.

I. Zusammensetzung und Funktionsprinzip von Photovoltaik-Carports

Ein komplettes Photovoltaik-Carport-System besteht aus Photovoltaikmodulen, einem Trägersystem, einem Wechselrichter, einem Stromverteilungssystem, einem Beleuchtungs- und Steuerungssystem sowie einem Blitzschutz- und Erdungssystem. Für die Erweiterung auf eine integrierte Photovoltaik-Energiespeicher-Ladelösung sind zusätzlich ein Energiespeichersystem und eine Ladesäule erforderlich.

Der Arbeitsablauf lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen: Photovoltaikmodule auf dem Dach des Carports wandeln Sonnenlicht in Gleichstrom (DC) um → Der DC wird von einem Kombinationskasten gesammelt und an den Wechselrichter weitergeleitet → Der Wechselrichter wandelt den DC in Wechselstrom (AC) um → Der AC versorgt die Carportbeleuchtung und die Ladesäulen, wobei überschüssige Energie in das Netz eingespeist wird.

Das Hauptmerkmal von Photovoltaik-Carports besteht darin, dass Photovoltaikmodule das herkömmliche Carportdach direkt ersetzen. Somit dienen sie sowohl der Stromerzeugung als auch als tragende Bauteile des Carports und machen ihn zu einer der einfachsten und am weitesten verbreiteten Formen der gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV).

II. Kerninhalt: Detaillierte Analyse zweier gängiger Unterstützungssysteme

Das Tragsystem eines Photovoltaik-Carports bestimmt dessen Struktur, Lebensdauer und Einsatzmöglichkeiten. Aktuell lassen sich die gängigen Tragsysteme auf dem Markt in zwei Hauptkategorien unterteilen: Tragsysteme aus Aluminiumlegierungen und Tragsysteme aus Kohlenstoffstahl.

2.1 Photovoltaik-Carport-Trägersystem aus Aluminiumlegierung

Das Trägersystem aus Aluminiumlegierung verwendet AL6005-T5 als Hauptmaterial und ist eloxiert. Seine wichtigsten Vorteile sind:

Hervorragende Korrosionsbeständigkeit: Aluminiumlegierungen sind von Natur aus oxidationsbeständig, und die Anodisierung verbessert ihre Korrosionsschutzleistung zusätzlich. Sie sind selbst in Küstenregionen mit hohem Salzgehalt, saurem Regen und Streusalz rostbeständig. Während der gesamten Lebensdauer ist weder Rostentfernung noch Neulackierung erforderlich, was zu extrem niedrigen Wartungskosten führt.

Leicht und hochfest: Mit einem Gewicht von nur etwa 60 % von Stahlkonstruktionen hält es Windgeschwindigkeiten von bis zu 60 m/s und Schneelasten von 1,4 kN/m² stand und reduziert so die Anforderungen an die Tragfähigkeit des Fundaments.

Modular und schnell montierbar: Die modulare Bauweise ermöglicht eine schnelle Montage vor Ort und somit eine flexible Erweiterung der Parkplätze oder der Anzahl der Photovoltaikmodule zu einem späteren Zeitpunkt.

Wasserundurchlässigkeit und Kühlung: Ausgestattet mit baulichen Entwässerungskanälen zur physikalischen Wasserundurchlässigkeit; die Photovoltaikmodule blockieren das Sonnenlicht und senken so die Temperatur unter dem Dach um 3-5°C.

Wichtigste Parameter (am Beispiel von SolarFirst-Produkten): Material ist eloxierte Aluminiumlegierung AL6005-T5, mit passenden Befestigungselementen aus Edelstahl SUS304; maximale Windlast 60 m/s, Schneelast 1,4 kN/m² und 10 Jahre Garantie.

Für Produktdetails siehe:Aluminium-Solar-Carport-Montagesystem

2.2 Carport-Tragsystem aus Kohlenstoffstahl

Das Trägersystem aus Kohlenstoffstahl verwendet feuerverzinkten Kohlenstoffstahl als Hauptmaterial und erzielt durch das Feuerverzinkungsverfahren Korrosionsschutz. Zu seinen Vorteilen zählen:

Höhere Tragfähigkeit: Stahl besitzt eine höhere Festigkeit und Steifigkeit als Aluminiumlegierungen und eignet sich daher für Konstruktionen mit großen Spannweiten, hohen Lasten oder langen Kragarmabschnitten.

Relativ gut kontrollierbare Kosten: Bei Großprojekten sind die anfänglichen Materialkosten für Stützkonstruktionen aus Kohlenstoffstahl in der Regel niedriger als die für Lösungen aus Aluminiumlegierungen.

Geeignet für extreme Klimabedingungen: Nach ordnungsgemäßer Feuerverzinkung bewähren sich Kohlenstoffstahlträger auch unter rauen klimatischen Bedingungen wie extremer Kälte und starken Winden.

Bei Trägern aus Kohlenstoffstahl ist der Korrosionsschutz der Schraubverbindungen und Schnittkanten besonders zu beachten, da diese Bereiche Schwachstellen darstellen, an denen sich Korrosion konzentriert. Die regelmäßige Überprüfung des festen Sitzes der Schrauben und der Unversehrtheit der Korrosionsschutzbeschichtung ist ein wesentlicher Bestandteil von Betrieb und Instandhaltung.

Produktdetails finden Sie unter:Stahl-Ausleger-Carport-Montagesystem

2.3 Klassifizierung und Auswahl von Strukturformen

Neben Materialunterschieden lassen sich Photovoltaik-Carports anhand ihrer Strukturformen in mehreren Dimensionen klassifizieren:

Nach Anzahl der Säulen: Einsäulen-Carports sind platzsparend, bieten bequeme Parkmöglichkeiten und sind einfach zu montieren; Doppelsäulen-Carports sind stabiler, haben eine höhere Windbeständigkeit und benötigen weniger Stahl pro Flächeneinheit.

Nach Hangform: Einfach geneigte Konstruktionen eignen sich für eine Nord-Süd-Ausrichtung, sind einfach aufgebaut und leicht zu installieren; Doppelt geneigte Konstruktionen verfügen über eine zentrale Entwässerung, eignen sich für eine Ost-West-Ausrichtung und bieten eine bequemere Entwässerung an Regentagen.

Nach dem Verhältnis zwischen Photovoltaik und der Struktur: Anbaukonstruktionen eignen sich zur Aufrüstung bestehender Carports durch die Installation von Photovoltaikmodulen auf dem vorhandenen Dach; modulare Konstruktionen verwenden Photovoltaikmodule direkt als strukturelle Komponenten des Carports, sind einfacher und ästhetisch ansprechender, weisen jedoch eine höhere Konstruktionskomplexität auf.

III. Vergleichstabelle

3.1 Trägersystem aus Aluminiumlegierung vs. Kohlenstoffstahl

3.2 Vergleich verschiedener Funktionskonfigurationsoptionen

IV. Fallstudien und Nutzenberechnungen

Fallstudie 1: Sudbury – Projekt: Wasserdichter Carport aus Kohlenstoffstahl (300 kWp). Dieses Projekt in Sudbury umfasste eine installierte Leistung von 300 kWp. Der Carport wurde als wasserdichter Kohlenstoffstahl-Carport errichtet und im März 2022 fertiggestellt. Das Projekt belegt die hervorragende Tragfähigkeit und die Kostenvorteile wasserdichter Kohlenstoffstahl-Carports bei mittelgroßen bis großen Carport-Projekten. Die wasserdichte Konstruktion schützt Fahrzeuge und elektrische Anlagen im Untergrund und eignet sich daher ideal für Projekte mit begrenztem Investitionsvolumen und großen Spannweiten.

Fallstudie 2: Das 1,6-MWp-BIPV-Carport-Projekt in Malaysia, das sich auf dem Gelände des Q-cell-Werks befindet, umfasste eine installierte Leistung von 1,6 MWp. Es handelte sich um einen freitragenden, wasserdichten Carport mit integrierter Photovoltaikanlage (BIPV). Die Bauarbeiten wurden 2019 abgeschlossen. Als Photovoltaik-Carport-Projekt im Megawattbereich beweist es, dass BIPV-Carports den hohen Eigenverbrauchsbedarf von Industrieparks decken können. Die freitragende Konstruktion reduziert die benötigte Stützenfläche und verbessert so die Park- und Verkehrseffizienz auf dem Werksgelände.

(1,6 MWp BIPV-Carport-Projekt in Malaysia)

Fallstudie 3: Thailand: Wasserdichtes Carport-Projekt aus Kohlenstoffstahl (296 kWp). Das erste Projekt dieser Art, in Bangkok, Thailand, hat eine Gesamtkapazität von 295,925 kWp und nutzt wasserdichte Carports aus Kohlenstoffstahl. Bangkok zeichnet sich durch ein heißes und feuchtes Klima mit starken Regenfällen während der Regenzeit aus, was hohe Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit und Entwässerung der Carports stellt. Dieses Projekt beweist, dass die mit standardisierter Feuerverzinkung behandelte und wasserdichte Kohlenstoffstahlkonstruktion ideal für das heiße und feuchte Klima Südostasiens geeignet ist und sich daher für Gewerbeparks, Werksparkplätze oder öffentliche Parkplätze eignet.

(296 kWp wasserdichtes Parkhausprojekt aus Kohlenstoffstahl in Thailand)

Fallstudie 4: 640-kWp-Solarcarport-Projekt in Japan. Dieses Projekt mit einer installierten Leistung von 640 kWp (6,4 kW × 100) wurde 2018 fertiggestellt und besteht aus 100 Stellplätzen mit jeweils ca. 6,4 kW Leistung. Es handelt sich um eine standardisierte, modulare Solarcarport-Lösung. Aluminiumcarports sind leicht, korrosionsbeständig und wartungsfrei und eignen sich daher ideal für Regionen mit hoher Luftfeuchtigkeit und Küstengebiete.

Diese Fallstudien belegen, dass Photovoltaik-Carports in verschiedenen Klimazonen und Märkten erfolgreich eingesetzt werden: Carports aus Aluminiumlegierungen werden in feuchten und küstennahen Gebieten bevorzugt, während wasserdichte Carports aus Kohlenstoffstahl für großflächige und kostensensible Projekte geeignet sind. BIPV-/Ausleger-Carports eignen sich für Großprojekte in Industrieparks. Bei der Auswahl eines Carports sollten Klima, Konstruktion, Korrosionsbeständigkeit, Entwässerung, Betrieb und Wartung sowie die langfristigen Vorteile umfassend berücksichtigt werden. Die Hauptkonstruktion eines Photovoltaik-Carports hat typischerweise eine Lebensdauer von bis zu 25 Jahren und bietet somit eine langfristige Rendite auf eine einmalige Investition.

V. FAQ: Häufig gestellte Fragen

Frage 1: Wie viel teurer ist ein Photovoltaik-Carport im Vergleich zu einem herkömmlichen Carport?

Die Baukosten eines Photovoltaik-Carports liegen etwa 300–400 Yuan pro Quadratmeter höher als die eines herkömmlichen Carports mit Membrankonstruktion. Die Mehrkosten können jedoch innerhalb weniger Jahre durch die Einnahmen aus der Stromerzeugung gedeckt werden.

Frage 2: Wie wählt man zwischen einspaltigen und zweispaltigen Stützen?

Bei beengten Platzverhältnissen und hohem Bedarf an Parkmöglichkeiten ist eine einstufige Konstruktion vorzuziehen. Bei hohen Windlasten oder größeren Spannweiten bieten zweistufige Stützen Vorteile hinsichtlich der Stabilität und des Stahlverbrauchs pro Flächeneinheit.

Frage 3: Wie wählt man zwischen Halterungen aus Aluminiumlegierung und Kohlenstoffstahl?

In Küstenregionen, Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit oder Gebieten mit saurem Regen werden Halterungen aus Aluminiumlegierung empfohlen, da ihre Wartungsfreiheit die langfristigen Betriebs- und Wartungskosten deutlich reduziert. In trockenen Binnenregionen mit begrenztem Budget stellen feuerverzinkte Halterungen aus Kohlenstoffstahl eine wirtschaftliche und praktische Alternative dar.

Frage 4: Welche Genehmigungsverfahren sind für einen Photovoltaik-Carport erforderlich?

Obwohl Photovoltaik-Carports innerhalb des ausgewiesenen Baugrundstücks liegen, besteht die Gefahr, dass sie ohne die erforderlichen Baugenehmigungen als illegale Bauten eingestuft werden, was im Falle eines Abrisses unter Umständen zu einer Entschädigungspflicht führen kann. Es wird daher empfohlen, vor Baubeginn die notwendigen Genehmigungen beim zuständigen Bauamt einzuholen.

Frage 5: Ist die tägliche Wartung aufwendig?

Die Tragkonstruktion von Carports aus Aluminiumlegierung ist im Wesentlichen wartungsfrei. Photovoltaikmodule sollten mindestens vierteljährlich gereinigt werden, in stark verschmutzten oder windigen Gebieten häufiger. Regelmäßige Kontrollen sind außerdem hinsichtlich des festen Sitzes der Schrauben, der Erdung (Erdungswiderstand ≤ 4 Ω) und des Zustands der Korrosionsschutzbeschichtung durchzuführen.

Frage 6: Kann der vom Photovoltaik-Carport erzeugte Strom Elektrofahrzeuge direkt aufladen?

Ja. Der von den Photovoltaikmodulen erzeugte Gleichstrom wird mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt und kann direkt an Ladestationen eingespeist werden. Mit einem Energiespeichersystem lässt sich ein geschlossener Kreislauf von „Photovoltaik-Stromerzeugung → Energiespeicher → Entladung an der Ladestation“ realisieren. So kann gespeicherte Energie während der Spitzenzeiten der Strompreise freigesetzt und von Preisschwankungen profitiert werden.

Frage 7: Wird die Verschattung die Stromerzeugung beeinträchtigen?

Ja, das ist der Fall. Die Schatten von umliegenden Gebäuden, Bäumen oder anderen Carports sollten berücksichtigt werden. Bei Verschattung empfiehlt es sich, den Standort des Carports anzupassen, um Hindernisse zu vermeiden, oder Optimierer bzw. Mikro-Wechselrichter einzusetzen, um die Auswirkungen lokaler Verschattung auf die Gesamtstromerzeugung zu reduzieren.

Der Wert von Photovoltaik-Carports liegt nicht nur in der kombinierten Funktion von Parken und Stromerzeugung, sondern auch in der Umwandlung ungenutzter Parkflächen in eine nachhaltige, ertragreiche Anlage zur Erzeugung grüner Energie. Die Wahl der richtigen Konstruktionsform und der passenden Trägermaterialien ist entscheidend für eine langfristige und stabile Rendite dieser Investition.