Letzte Aktualisierung: 25.11.2020

Photovoltaik im Winter: Ertrag, Risiken und Schadensbilder

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  • Solarmodule halten einem Druck von 2.400 Pascal (Pa) stand, ohne Schaden zu nehmen. Das entspricht 240 Kilogramm pro Quadratmeter (kg/qm). Für schneereiche Gebiete gibt es zudem Module, die sogar 5.400 Pa (540 kg/qm) standhalten.
  • Durch die kürzeren Tageslichtphasen und geringere Sonnenstrahlung sinkt die Solarstromproduktion. Fällt Schnee auf die Solaranlage, wird der Ertrag zusätzlich durch die eingeschneiten Solarmodule leicht gesenkt.
  • Nach nur leichtem Schneefall müssen sich Solaranlagen-Besitzer keine Sorgen um Ertragsverluste machen, da UV-Strahlen auch eine dünne Schnee- und auch Eisdecke durchdringen können.
  • Schwere Schneelasten sind bei Spitzdächern mit Photovoltaikanlage i.d.R. unbedenklich. Bei Flachdächern kann es bei sehr starkem Schneefall zu Beeinträchtigungen der Statik kommen.
  • Die bei der Gestellmontage bearbeiteten Ziegeln können unter der Last brechen und/ oder Regen- und Tauwasser in die Dachhaut lassen. Um Winterschäden durch eine mangelhafte Ziegelbearbeitung zu vermeiden, können Montageplatten eingesetzt werden.

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Sollte man die Photovoltaik-Module im Winter von Schnee befreien?

Der vermeintliche Energieverlust durch Schnee auf der Solaranlage im Winter ist überhaupt nicht so erheblich, wie man zunächst denken mag. Denn in den dunklen Wintermonaten ist die Stromerzeugung mittels Photovoltaik durch die tiefstehende Sonne sowieso um einiges geringer als im Sommer.

Dennoch kann man auch im Winter mit Photovoltaik Strom produziert werden. Entscheidend ist hier der Einstrahlungswinkel: Im Zeitraum von Oktober bis Februar sollten die Module so steil wie möglich gen Süden ausgerichtet sein, um dem flachen Sonnenstand in den Wintermonaten zu entsprechen. Ein Neigungswinkel von 30 Grad und mehr sind optimal. Gleichzeitig steigt bei Kälte der Wirkungsgrad von Solarmodulen an, wodurch kleinen Verlusten entgegengewirkt wird.

Gerade nach nur leichtem Schneefall müssen sich Solaranlagen-Besitzer keine Sorgen um Ertragsverluste machen. UV-Strahlen können ohne Probleme eine 15 cm dünne Schneedecke durchdringen, sodass die Anlage weiterhin Strom erzeugt. Der Produktionsausfall der schneebedeckten Photovoltaik-Anlage liegt in der Praxis insgesamt nur im einstelligen Prozentbereich.

Bei der Frage, ob die Module kleinerer Anlagen von Schneelasten befreit werden sollten, scheiden sich die Geister. Da aber das Schneeräumen auf Schrägdächern nicht gerade ungefährlich ist und die Module durch Schaufeln und andere Schneeräumwerkzeuge beschädigt werden könnten, kann der Schnee bleiben, solange die Stabilität des Daches nicht gefährdet ist.

Wer die Photovoltaik im Module im Winter dennoch von Schnee befreien möchte, der kann mit einer Teleskopstange vorsichtig den Schnee zum Abrutschen bringen. Dabei sollten man tunlichst darauf achten, die Module nicht zu berühren, da diese sonst beschädigt werden könnten. Ebenso sollte man auf das Abkratzen von Eis dringend verzichten!

Wer seine Module unbedingt von Schnee befreien und auf Nummer sicher gehen möchte, der sollte das ausschließlich von einer spezialisierten Fachkraft durchführen lassen!

Experten-Wissen: Der Solarstromertrag einer PV-Anlage kann im Winter sogar steigen: Liegt die Photovoltaik-Anlage frei, sorgt der umliegende Schnee für eine Reflexion der eintreffenden Sonnenstrahlen. Auf diese Weise steigt der Solarertrag der PV-Anlage. In den Bergen intensiviert sich zudem die Sonneneinstrahlung, da die Luft mit jedem Höhenmeter dünner wird und die UV-Strahlung leichter durchdringt. Photovoltaik-Anlagen in den Bergen können daher im Winter höhere Erträge als im Sommer erzielen!

Kann das Dach durch die Schneelast gefährdet werden?

Bei Spitzdächern rutscht Schnee bei einer gewissen Schneefallintensität nach und nach von den Modulen ab. Denn sobald das Licht auf die Module trifft, wird Spannung erzeugt und die Module erwärmen sich. Der Schnee rutscht bei ausreichender Modulneigung dann problemlos ab. Auf eine Räumung der Anlagenfläche im Winter kann bei einem geneigten Dach daher verzichtet werden. Die Statik des Daches ist daher nicht gefährdet.

Kritisch kann es bei großen Flachdächern werden. Wenn die Traglastreserve des Gebäudes ausgereizt oder gar überschritten ist, wird es höchste Zeit, den Schnee entfernen zu lassen. Wichtig ist, dass dabei ausschließlich geschulte Experten zum Einsatz kommen, die sowohl auf die eigene Sicherheit achten als auch darauf, Solaranlage und Dach nicht zu beschädigen.

Um kritische Situationen im Winter zu vermeiden, ist es ratsam, dass Solaranlagenbetreiber von vornherein auf ein sicheres Montagesystem wie z. B. das IBC AeroFix setzen, das mit nur wenig Ballast installiert wird. So bleibt dem Gebäude genug Traglastreserve für zusätzliche Schneeauflagen.

Neben der Statik des Daches kann es im Winter bei Photovoltaikanlagen auch zu Schäden an der Dachhaut kommen. Denn das Grundgerüst von Solaranlagen wird gewöhnlich an Dachhaken montiert. Oft wird für die Befestigung dieser Haken ein Stück der Dachziegel herausgeflext. Die Folge: Gerade bei der hohen Schneelast im Winter, drohen die bearbeiteten Ziegel zu brechen. Regen- und Tauwasser können so bis in die Isolationsschicht des Gebäudes sickern und kostspielige Schäden anrichten.

Wie es unter ihrer Solaranlage aussieht, bemerken viele Betreiber erst, wenn es schon zu spät ist. Meist bleiben sie auf den unnötigen Kosten dann auch noch sitzen: Denn zum einen geben die Dachziegelhersteller für bearbeitete Ziegel keine Garantie mehr. Zum anderen achten die wenigsten Hausbesitzer darauf, Schäden durch Schneedruck mit ihren Wohngebäude- und Hausratsversicherungen abzudecken.

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Welche Auswirkungen haben Schneelasten auf Solarmodule?

Dicke Schneeschichten machen einem Modul i.d.R. nichts aus – solange die Last gleichmäßig verteilt ist. Solarmodule halten einem Druck von 2.400 Pascal (Pa) stand, ohne Schaden zu nehmen. Das entspricht 240 Kilogramm pro Quadratmeter (kg/m2). Für schneereiche Gebiete gibt es zudem Module, die sogar 5.400 Pa (540 kg/m2) standhalten.

Tabelle 1: Mittlere Wichte von Schnee* (Quelle: Eurocode)
Art des Schnees Wichte
Frisch 1,0 kN/m3
Gesetzt (mehrere Stunden oder Tage nach dem Schneefall) 2,0 kN/m3
Alt (mehrere Wochen oder Monate nach dem Schneefall) 2,5 bis 3,5 kN/m3
Feucht 4,0 kN/m3

* 540 kg/m2 Pulverschnee entsprechen 5,4 m Schnee, mehrere Stunden oder Tage alter Schnee wiegt schon doppelt so viel und die Höhe beträgt nur noch 2,7 m.

Abhängig von der Witterung kann sich eine leichte Decke aus Pulverschnee schnell in eine tonnenschwere Last verwandeln. Zehn Zentimeter Pulverschnee wiegen etwa 10 kg/qm, das entspricht einer Drucklast von 98 Pa. Nasser Schnee kommt auf 40 kg bzw. 392 Pa. Gefriert er, erhöht sich die Last auf über 90 kg oder 882 Pa.

Doch selbst wenn ein Modul der mechanischen Belastung Stand gehalten hat, kommt es bei Glas-Folien-Modulen durch die Biegung zu Microrissen in der Zelle. Je nach Bruchbild können Microrosse die Leistung der Module negativ beeinträchtigen. Bei Glas-Glas-Modulen besteht dieses Risiko nicht. Bei diesem Typ wird auf der Modulrückseite an Stelle der Kunststofffolie eine zweite Glasscheibe eingesetzt. Die empfindlichen Solarzellen befinden sich damit in einer neutralen Zone, so dass bei Biegungen keine Microrisse oder daraus resultierende Leistungseinbußen entstehen können.

Bei herkömmlichen Solarmodulen führen große Schneelasten im Winter, bedingt durch die hohe Auflast, häufig auch zu Schäden am Solarzellen-Laminat sowie an den Verbindungsstellen zwischen Modulrahmen und Laminat. Daher wurden in schneereichen Gebieten häufig Schwachleistungsmodule mit kleinerer Auflagefläche verbaut, um die Schneelastrisiken zu senken. Als leistungsstärkere Alternative bietet die Sonnenstromfabrik der CS-Wismar GmbH spezielle Solarmodule für den Einsatz in schneereichen Regionen an.

Die Stabilität des Laminats wird bei den Schneelast-Solarmodulen durch eine speziell entwickelte Verbindung zwischen Solarzellen-Laminat und Modulrahmen gesichert. Zum Einsatz kommt ein spezieller Klebstoff mit extrem hoher Verbundkraft. Bis zu einer maximalen Prüflast von 825 kg/qm (8.100 Pa) hat der TÜV-Rheinland die 60-zelligen Schneelast-Solarmodule geprüft und die erhöhte Verbundkraft bestätigt. Verfügbar ist die neue Technik für alle 60-Zellen Schneelast-Modul der Sonnenstromfabrik in den Ausführungen Glas/Glas und Glas/Folie.

Experten-Wissen: Im Rahmen von Sicherheitsprüfungen nach der IEC-Norm 61730 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission werden Solarmodule heute vertikal auf Druck- und Soglasten (Mechanical Load) getestet. Während die Module einiger Hersteller einen Mechanical Load von 2400 Pascal (das entspricht etwa 240 Kilogramm pro Quadratmeter) schaffen, liegen höherwertige Hersteller bei einem Mechanical Load von 5.400 Pascal (das entspricht circa 540 Kilogramm pro Quadratmeter). Häufig werden diese Werte jedoch nur durch zusätzliche Stabilisierungsschienen erreicht, die in der Praxis allerdings selten installiert werden.

Kann man die Photovoltaik-Anlage im Winter zusätzlich gegen Schnee schützen?

In Regionen mit häufigen und starken Schneefällen können Module mit einfachen technischen Hilfsmitteln verstärkt werden. Eine Möglichkeit ist ein System namens IBC FrameFix. Diese Rahmenverstärkung aus Stahlseilen wird auf die Modulrückseite gespannt. So können bis zu 800 kg mehr Tragfähigkeit – auch als Nachrüstung – erreicht werden.

Eine weitere Lösung bietet die Metalldachplatte der Marzari Technik GmbH aus Leutkirch. Der Solarmodul-Träger lässt sich schnell und einfach auf allen gängigen Bedachungen anbringen. Sie wird einfach anstelle eines normalen Dachziegels eingesetzt. Der Haken für die Solarmodule wird an ihr und der darunter liegenden Dachkonstruktion befestigt und sorgt für den sicheren Halt der Solarmodule – ohne, dass dafür Löcher in den Dachziegel geflext werden müssen.

Zusätzlich ist die Marzari-Platte aus feuerverzinktem Stahl mit einem Schaumstoffkeil ausgestattet, der für eine geschlossene Dachhaut sorgt und das Gebäude effektiv vor Schmutz und allen Wettereinflüssen schützt.

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