Photovoltaik & Witterung – Schneelast, Windlast

• Schneelast auf Photovoltaikanlagen
• Die Schneelastzonen in Deutschland
• Windlast auf Photovoltaikanlagen
• Die Windlastzonen in Deutschland
• Banken und Versicherungen verlangen Berechnungsnachweis!

Fällt besonders viel Schnee und ist dieser sehr nass, wirkt ein hohes Gewicht auf die Anlage, insbesondere auf die Module, die durch die hohen einwirkenden Kräfte beschädigt werden können. Für Photovoltaik Anlagenbetreiber und Interessenten ist es daher wichtig, das Schneeaufkommen mit in die Planungs- und Betriebsphase einzubeziehen. Für eine annähernd genaue Berechnung ist Deutschland in vier Schneelastzonen eingeteilt.

Hinsichtlich der Belastbarkeit müssen zum einen die Photovoltaikmodule selbst, zum anderen die Montagesysteme entsprechend ausgewählt werden. In den technischen Dokumentationen sind die jeweils zulässigen Maximallasten auf die Solarmodule als Flächendruck in Pascal angegeben. Ebenso geben die Hersteller der Montagesysteme die maximal zulässigen Kräfte an. Dabei spielen vor allem die Befestigungselemente eine Rolle, denn diese bestimmen durch ihre Art und Anzahl, wie standfest das System sich bei größeren Schneemengen erweist. Schließlich muss auch das Dach selbst den Lasten standhalten. In der Regel ist dies jedoch bei intakten Dächern kein Problem, denn diese sind ohnehin bereits entsprechend auf die Schneelastzonen abgestimmt. Lediglich alte oder defekte Dächer können in diesem Fall Schaden nehmen, bzw. die Lasten nicht mehr tragen.

Jedes Grad zählt!

Positiv auf die Schneelast wirkt sich die Dachneigung der Photovoltaikanlage aus. Je höher die Neigung, umso mehr reduziert sich die Last, da der Schnee besser abrutschen kann. Dies gilt insbesondere für Flachdächer, aber auch dann, wenn beim Steildach eine Neigung von 30 Grad unterschritten wird, lohnt sich eine Aufständerung. Jedes Grad mehr zählt – nicht nur für das Abrutschen des Schnees, sondern auch für höhere Erträge in den sonnenreichen Monaten.

Schnee ist nicht gleich Schnee

Wie stark eine Photovoltaikanlage durch Schnee belastet wird, hängt nicht nur von der Menge des Schnees ab, sondern auch von seiner Art. So ist frisch gefallener Pulverschnee aufgrund seines geringen Gewichts kaum ein Problem. Wird der Schnee nass und verdichtet sich, kann sich das Gewicht bei gleichem Volumen dagegen leicht verzehnfachen. Die Konstruktion muss deshalb auf den „schlimmsten Fall“ ausgerichtet werden, damit auch die ungünstigsten Bedingungen keine Schäden anrichten.

Grundsätzlich kann der Schnee auf entsprechend dimensionierten Anlagen liegen bleiben, da im Winter ohnehin nur mit geringen Erträgen zu rechnen ist. Bei besonders hohem Schneeaufkommen sollte der Schnee jedoch vom Dach entfernt werden, um Schäden zu vermeiden. Dabei ist es wichtig, umsichtig vorzugehen und entsprechende Sicherheitsvorkehrungen und geeignete Räumwerkzeuge zu verwenden.

Deutschland ist nach DIN EN 1991-1-3 (2010-12) in fünf Schneelastzonen eingeteilt mit jeweils charakteristischen Schneelasten in kN/ m², die bis zu einer bestimmten Höhe gelten. Darüber hinaus gibt es einige Orte mit besonderen Schneelasten, für die der Wert der Zone um einen bestimmten Faktor erhöht wird. Zusätzlich zu den durchschnittlichen Lasten in den verschiedenen Zonen muss die Dachform zusätzlich rechnerisch mitberücksichtigt werden. Diese Aufgabe übernimmt der Statiker, der die Standfestigkeit der Photovoltaik-Anlage berechnet .

Am wenigsten Schnee ist in einem Großteil Nordrhein-Westfalens, entlang des Rheins, im östlichen Bayern sowie im Westen Baden-Württembergs zu erwarten, die schneereichsten Gebiete Deutschlands sind der mittel- bis südöstliche Raum im südlichen Sachsen bis zur Südspitze Bayerns sowie die Bundesländer Thüringen und Mecklenburg-Vorpommern. In welcher Zone Sie sich befinden, können Sie auf der Internetseite SchneeLast.info ganz einfach per Postleitzahlensuche herausfinden oder bei der zuständigen Behörde erfragen.

Von Störfix - Selbst fotografiert, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=46...

Windlast stellt für Photovoltaikanlagen, die Aufdach installiert sind, das ganze Jahr über eine Gefahr dar. Denn die Kraft des Windes wird nicht mehr direkt von der Dachkonstruktion aufgenommen, sondern trifft voll auf die vorgelagerte Anlage. Die Solarmodule bremsen die Windgeschwindigkeit und ein Windsog entsteht an der Rückseite der Anlage. Dieser Sog kann je nach Windstärke so hoch sein, dass ein Solarmodul vom Dach gerissen wird, auf der anderen Seite können die Module durch den Winddruck gegen das Dach gedrückt werden. In beiden Fällen drohen ernsthafte Schäden.

Bei der Montage der Photovoltaikanlage sind daher folgende Punkte besonders wichtig:

• An den Eckbereichen des Daches, an denen der Sog besonders hoch ist, müssen viele Dachbefestigungen für zusätzlichen Halt angebracht werden.
• Je höher die Windlast, umso größer sollte der Abstand vom Dachrand gewählt werden.
• Bei der Wahl des Abstands zwischen den einzelnen Solarmodulen muss ein Mittelweg zwischen einer guten Hinterlüftung und einer möglichst geringen Sogbelastung durch den Wind eingeschlagen werden.
• Wird die Anlage in einer Gegend mit großer Wind- oder Schneebelastung aufgestellt, müssen entsprechend stabile Module und Montagesysteme gewählt werden.

Der Wind weht in Deutschland unterschiedlich stark. Nach DIN 1055-4 ist das Land in vier Zonen eingeteilt, die eine erste Orientierung zur vermutlichen Windlast an Ihrem Standort ermöglichen. Regional und örtlich kann die Lage allerdings auch anders sein. So ist eine Anlage auch in einer Zone mit wenig Wind stärker belastet, wenn sie auf einer Anhöhe errichtet wird. Deshalb ist es wichtig, auf jeden Fall ein Windlastgutachten vor der Planung der Photovoltaikanlage einzuholen. Für die einzelnen Zonen ist zum einen die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in m/ s, zum anderen die Druckbelastung auf die Anlage durch den Wind in kN/ m² angegeben.

• Der größte Bereich von Mittel- und Süddeutschland fällt in die Windlastzone 1. Dort beträgt die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 22,5 m/s. Die Druckbelastung liegt bei 0,23 kN/m².
• In der Windlastzone 2, zu der Nordrhein-Westfalen und das nördliche Mittel- und Ostdeutschland zählen, beträgt die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 25 m/ s, die Druckbelastung 0,39 kN/ m².
• Das nördliche Mecklenburg-Vorpommern sowie das Weser-Ems-Land zählt zur Windlastzone 3. Dort beträgt die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 27 m/ s, die Druckbelastung 0,47 kN/ m².
• Am stärksten weht der Wind in der Windlastzone 4 in Küstennähe mit Geschwindigkeiten bis 30 m/ s und einer Druckbelastung von 0,56 kN/ m². Zu dieser Zone gehören das nordwestliche Niedersachsen, das nördliche Schleswig-Holstein sowie die Ostseeinseln.

Banken, Versicherungen und auch die Energieversorgungsunternehmen fordern in vielen Fällen ein Gutachten über die Wind- und Schneelasten sowie einen Nachweis über die Einhaltung der Planungs- und Montagevorkehrungen, um sich finanziell und funktional abzusichern. Diesen Nachweis liefert der Hersteller, bzw. die Montagefirma.

Persönliche Gutachten zur Windlast und Schneelast können Sie beim Deutschen Wetterdienst in Auftrag geben. Auch der Photovoltaik Fachbetrieb vor Ort hilft Ihnen bei der Berechnung weiter, damit ein einwandfreier Betrieb über viele Jahre gewährleistet ist. Weitere Informationen zu Vorsorgemaßnahmen finden Sie im Bericht über Versicherungen für Photovoltaikanlagen.