Photovoltaik im Winter: Ertrag, Risiken und Schadensbilder

Wie effektiv ist die Photovoltaik-Anlage im Winter? Welche Risiken ergeben sich aus Schneelast und Witterung für die Solarmodule wie auch für den Ertrag? Wir geben einen Überblick zu möglichen Schadensbildern für Photovoltaik im Winter.

• 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 gesenkt.
• Wenn die Solarmodule voller Schnee sind, dann produziert die Solaranlage keinen Strom. Da solche Schneelasten häufig nur wenige Tage andauern und oft zu Zeiten vorkommen, in denen aufgrund von einem tieferen Sonnenstand sowieso geringe Solarerträge anfallen, sind die Ertragseinbußen in der Jahresbetrachtung vernachlässigbar.
• In z. B. Bergregionen kann sich Schnee dann auch sehr vorteilhaft auf den Solarertrag auswirken, wenn er das Licht reflektiert (Albedo-Effekt) und auf die PV-Anlage einstrahlt. Hiervon können insbesondere fassadenintegrierte Solaranlagen profitieren.
• 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 Ziegel 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.

Wenn die Solarmodule voller Schnee sind, dann produziert die Solaranlage keinen Strom. Aufs Jahr betrachtet ist der Ertragsverlust durch Schnee auf der Solaranlage im Winter jedoch nicht so erheblich, wie man zunächst denken mag.

Denn einerseits fällt die Solarstromerzeugung in den dunklen Wintermonaten mittels Photovoltaik durch die tiefstehende Sonne sowieso um einiges geringer als im Sommer. Andererseits sind vollkommen Schnee bedeckte Module eher selten. Häufig rutscht die Schneedecke schon nach wenigen Stunden von selbst von den Modulen.

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!

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.

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.

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.

* 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.

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.