Schneelast, Windlast und Hagel bei Photovoltaik: Das musst du darüber wissen!

Die Klimaveränderungen bringen immer mehr Wetterextreme hervor. Das sind aber nicht nur lange Trockenperioden, sondern auch extremerer Schneefall, stärkere Winde und Hagel. Gerade für Photovoltaik Aufdachanlagen, die dieser Witterung vollständig ausgesetzt sind, ist das ein immer wichtigeres Thema. Damit auch schwierige Witterungsbedingungen keinen Schaden an der Photovoltaikanlage verursachen, müssen diese bereits bei der Planung und Statik miteinkalkuliert werden. Wie du dich schützen kannst und wie du richtig auf diese Umwelteinflüsse reagierst, erklären wir dir kurz und verständlich in diesem Artikel. 

Ist Schneelast auf meinen PV-Modulen schädlich? 

Mit wenig Schnee kommt eine Photovoltaikanlage in der Regel klar, da dieser einfach abrutscht, wenn das Dach steil genug und der Schnee locker ist. Bleibt der Schnee jedoch irgendwann liegen, wird nass und verdichtet, kann sich sein Gewicht verzehnfachen. Bei einer 10 cm dicken Schneeschicht kann das schon zu einer statischen Last von bis zu 90 kg/m2 führen. 

Bei der Planung der Solaranlage sowie den Montagesystemen ist es wichtig, auf deren Belastbarkeit zu achten. Die technischen Dokumentationen geben Auskunft über die zulässigen Maximallasten der Solarmodule in Pascal als Flächendruck. Die Befestigungselemente sind durch ihre Art und Anzahl entscheidend für die Standfestigkeit des Systems bei erhöhten Schneemengen. Die Konstruktion muss deshalb auf den „schlimmsten Fall“ ausgerichtet werden, damit auch die ungünstigsten Bedingungen keine Schäden anrichten. 

Zusätzlich muss auch das Dach den auftretenden Lasten standhalten können. Intakte Dächer sind in der Regel bereits entsprechend auf die bestimmten Schneelastzonen abgestimmt, sodass dies kein Problem darstellt. Nur alte oder beschädigte Dächer könnten in diesem Fall Schaden nehmen oder die Lasten nicht mehr angemessen tragen. 

Maßnahmen gegen übermäßige Modulbelastung durch Schnee 

In der Regel kann Schnee auf ausreichend dimensionierten Anlagen liegen bleiben, da im Winter ohnehin nur mit geringen Erträgen zu rechnen ist. Die jeweilige maximale Belastbarkeit lässt sich in den Unterlagen des Herstellers herausfinden. Bei der Auswahl der Module und der Montage sollten jedoch folgende Punkte beachtet werden: 

• Besonders widerstandsfähige Glasabdeckungen und stabil ausgeführte Rahmen sind besser geeignet als rahmenlose Module 
• Um eine gute Unterstützung der Modultragschienen zu gewährleisten, sollten mehr Befestigungspunkte als üblich verwendet werden. Es ist wichtig zu beachten, dass bei einer Dachabdeckung ohne Module die Last über die gesamte Fläche verteilt wird. 

Zusätzlich sollte bei besonders hohem Schneeaufkommen der Schnee vom Dach entfernt werden, um schlimmere Schäden zu vermeiden. 

Die Schneelastzonen in Deutschland 

Deutschland ist in 5 Schneelastzonen mit unterschiedlichen Schneelasten eingeteilt. Darüber hinaus gibt es einige Orte mit besonderen Schneelasten, für die der Wert der Zone um einen bestimmten Faktor erhöht wird. 

Die höchsten Schneelasten treten in den Alpen, im Bayerischen und im Thüringer Wald, im Harz, im Erzgebirge und in Vorpommern auf. Die geringste Schneelast ist entlang des Rheins, der Ems und der oberen Donau sowie im Rhein-Main-Gebiet zu erwarten. Die Norm DIN EN 1991-1-3/NA:2019-04 nennt für die fünf ermittelten Schneelastzonen folgende Einwirkungen auf Tragwerke (auch Lastannahmen): 

In welcher Zone die eigene Photovoltaikanlage liegt, kann auf dieser Seite ganz einfach per Postleitzahlensuche herausgefunden werden oder bei der zuständigen Behörde erfragt werden. 

Ist zu starker Wind gefährlich für meine Photovoltaikanlage? 

Ja, die Windlast stellt für auf dem Dach installierte Photovoltaikanlagen das ganze Jahr über eine bedeutende Gefahr dar. Die Kraft des Windes wird nicht mehr direkt von der Dachkonstruktion aufgenommen, sondern trifft voll auf die vorgelagerte Anlage. Wind, der auf eine geneigte Dachfläche trifft, wird nach oben abgeleitet. Auf der windabgewandten Seite entsteht dann ein Unterdruck, der eine Sogwirkung zur Folge hat. Dadurch können sich Dachziegel und sogar PV-Module lösen. Auf der anderen Seite können die Module durch den Winddruck gegen das Dach gedrückt werden, was zu ernsthaften Schäden führen kann. 

Maßnahmen gegen Schäden durch Windlast 

Photovoltaikanlagenbesitzer können bei hoher Windlast selbst sehr wenig zur Schadenprävention unternehmen. Wenn die Anlage jedoch professionell geplant und installiert wurde, sollte Wind nur sehr selten ein Problem darstellen. 

Bei der Montage einer PV-Anlage sind deswegen folgende Punkte besonders zu beachten: 

• In Regionen mit hoher Windbelastung sollten äußerst robuste Module und Montagesysteme gewählt werden. 
• Der Abstand vom Dachrand sollte bei höherer Windlast größer gewählt werden, um die Belastung zu verringern. 
• Der Abstand zwischen den Solarmodulen sollte groß genug für gute Hinterlüftung sein und dennoch eng genug, um die Sogbelastung zu minimieren. 
• An den Eckbereichen des Daches, an denen der Sog besonders hoch ist, sollten viele Dachbefestigungen für zusätzlichen Halt angebracht werden.

Bisherige Entwicklung der Einspeisevergütung und aktuelle Vergütungssätze 

Durch das höhere Interesse, die steigende Nachfrage sowie durch technische Fortschritte sinken die Kosten von Photovoltaikanlagen stetig. Um dieser Entwicklung auch fördertechnisch Rechnung zu tragen, unterliegt die Einspeisevergütung der Degression. Sie sinkt mit den sinkenden Preisen der Technologie, bis sich Photovoltaik ohne Vergütung vollständig rechnet. 

Nach der Überarbeitung des EEG 2023 wurden die Vergütungssätze der Einspeisung wieder angehoben und die Degression bis Anfang 2024 ausgesetzt. In dieser Tabelle sind die Vergütungssätze für 2024 kurz zusammengefasst: 
 

Die Windlastzonen in Deutschland 

Die Stärke des Windes variiert in Deutschland regional stark. Gemäß DIN 1055-4 ist das Land in vier Zonen eingeteilt, die eine grobe Orientierung über die zu erwartende Windlast an einem Standort bieten. Allerdings kann die tatsächliche Situation regional und örtlich stark abweichen. Eine Anlage, die in einer Zone mit geringem Wind errichtet wird, kann beispielsweise stärker belastet sein, wenn sie sich auf einer Anhöhe befindet. 

Daher ist es vorteilhaft, vor der Planung einer Photovoltaikanlage stets ein Windlastgutachten einzuholen. Dieses berücksichtigt die lokalen Gegebenheiten und ermöglicht eine präzisere Einschätzung der Windlasten. So kann die Anlage entsprechend robust und sicher gestaltet werden. 

Mittel- und Süddeutschland fallen größtenteils in die Windlastzone 1. Die Zone 2 umfasst Nordrhein-Westfalen sowie das nördliche Mittel- und Ostdeutschland. Das nördliche Mecklenburg-Vorpommern und das Weser-Ems-Land gehören zur Windlastzone 3. Die höchsten Windgeschwindigkeiten und Druckbelastungen treten in der Windlastzone 4 auf, die die Küstennähe sowie Gebiete wie das nordwestliche Niedersachsen, das nördliche Schleswig-Holstein und die Ostseeinseln umfasst. Eine genaue Kenntnis der Windlastzonen ist entscheidend für die sichere Planung und Konstruktion von Photovoltaikanlagen, um mögliche Schäden durch Windlasten zu minimieren. 

Die Norm DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12 definiert die Einwirkungen auf Tragwerke wie in folgender Tabelle: 

Kann meine PV-Anlage bei Hagel beschädigt werden? 

Photovoltaik-Module halten in der Regel einem normalen Hagelschauer mit Hagelkörnern von bis zu 5 cm Größe stand. Allerdings können auch Hagelkörner dieser Größe Mikrorisse in optisch intakten Solarmodulen verursachen. Nur ein sehr starker Hagelschlag kann das Solarglas durchschlagen oder zumindest sichtbare Risse verursachen. Mögliche Schäden, die durch eine einfache Sichtprüfung nicht entdeckt werden können, sind jedoch deutlich problematischer. 

Maßnahmen nach einem Hagelschaden 

Zunächst sollten alle Module auf sichtbare Schäden untersucht werden. Wenn die Glasabdeckung beschädigt ist, ist höchstwahrscheinlich auch Wasser in das Modul eingedrungen. Als Sofortmaßnahme sollte die PV-Anlage abgeschaltet werden, um einen möglichen Kurzschluss zu verhindern. Anschließend kann geprüft werden, ob die defekten Photovoltaikmodule überbrückt werden können, um die PV-Anlage bis zum Austausch der Module weiter zu betreiben. 

Wichtig: Wenn der Hagelschlag so stark war, dass einige Module sichtbar geschädigt sind, ist die Wahrscheinlichkeit für unsichtbare Schäden an weiteren Modulen sehr hoch. Daher empfiehlt es sich, alle Module gründlich zu prüfen, bevor Entscheidungen bezüglich Reparatur oder Austausch getroffen werden. 

Fazit 

Die Bedeutung einer sorgfältigen Planung und Installation von Photovoltaikanlagen nimmt aufgrund zunehmender Wetterextreme wie extremen Schneefall, starken Winden oder Hagel immer weiter zu. Diese Umwelteinflüsse können erhebliche Schäden verursachen, die nicht nur die Effizienz der Anlage beeinträchtigen, sondern auch finanzielle Verluste zur Folge haben können. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass Anlagenbesitzer diese Risiken bereits in der Planungsphase berücksichtigen. 

Eine wichtige Maßnahme zur Schadensminimierung ist die Verwendung robuster Materialien und Komponenten sowie die Berücksichtigung regionaler Schneelast- und Windlastzonen. Durch die Installation geeigneter Montagesysteme, die den spezifischen Witterungsbedingungen standhalten, können Anlagen effektiv geschützt werden. Regelmäßige Inspektionen und Wartungsarbeiten sind unerlässlich, um potenzielle Schäden frühzeitig zu erkennen und zu beheben. 

Eine proaktive Herangehensweise an den Schutz von Photovoltaikanlagen vor Wetterextremen trägt zur langfristigen Leistungsfähigkeit der Anlage bei, sichert die Investition und fördert eine nachhaltige Energieerzeugung. Anlagenbesitzer können ihre Anlagen widerstandsfähiger machen und langfristig rentabler betreiben, indem sie die Risiken verstehen und entsprechende Maßnahmen ergreifen. 

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