Es windet und schneit: Windlast, Schneelast und Hagel bei Photovoltaikanlagen

Der Standort der PV-Anlage bestimmt natürlich die Schneemenge auf ihr. Die Schneelast beansprucht die Module auf eine einfache Art: Der Schnee liegt einfach auf den Modulen und rutscht nicht weg, sei es aufgrund der Neigung oder eines Schneefangs. Diese Drucklast nennt man allgemein eine statische Last, denn der Schnee drückt nur von oben nach unten. Die Höhe der Last ist dabei abhängig von der Menge und der Art des Schnees. Beispielsweise wiegen 10 cm Pulverschnee in etwa 10 kg/m², das entspricht ca. 100 Pa, wogegen es bei nassem Matschschnee auf 40 kg/m² ≈ 400 Pa sind.

Anders sieht es bei der Windlast aus. Der Wind kommt aus verschiedenen Richtungen, damit greift auch die Belastung für die Module in unterschiedliche Richtungen. Der Wind kann außerdem unter die Module wehen. Zusammen mit dem Luftwiderstand durch die Unterkonstruktion können die Module vom Dach weggedrückt werden. Wenn Wind mit 50 km/h senkrecht gegen ein Modul weht, entspricht das in etwa einem Winddruck von 114 Pa, abhängig von Dichte und Temperatur der Luft.

Im Vergleich zur Schneelast klingt das nach nicht sonderlich viel, aber durch die verschiedenen Richtungen und vor allem auch die wechselnde Soglast des Windes können Mikrorisse entstehen. Sie wachsen mit jeder neuen Belastung, breiten sich aus und können schlussendlich zu einem vollen Bruch im Modul führen.

Die meisten Module im Residential-Bereich können eine Windlast von 2.400 Pa und eine Schneelast von 5.400 Pa aushalten. Einige Module haben eine höhere Schneelast von 6.000 Pa und eine Windlast von 4.000 Pa. Deutschland ist in verschiedene Wind- und Schneelastzonen unterteilt. In den Zonen sind Standardwerte hinterlegt, welche die Module aushalten müssen.

Da Hagelkörner unterschiedlich sind, kann hier nicht einfach angegeben werden, wieviel ein Modul aushalten kann. Hersteller sagen daher, dass ein Modul ein rundes Hagelkorn mit einer bestimmten Größe bis zu einer maximalen Geschwindigkeit aushält. Bei der IEC-Zertifizierung des TÜVs werden die Hagel-Standard-Bedingungen "25 mm Hagelkörner bei 23m/s" getestet und bestätigt.

Die Modulhersteller sind gefordert: Durch immer stärkere Wetterextreme müssen sie Produkte immer widerstandsfähiger und stabiler konstruieren. Erst einmal kontraproduktiv scheint der Weg, die Rahmendicke der Module immer dünner werden zu lassen. Die Schwachstelle der Module ist allerdings nicht der Rahmen, sondern die Siliziumschicht selbst. Die Modulhersteller versuchen die verschiedenen Schichten stabiler zu machen, beispielsweise mit einer Glasscheibe als Rückseite oder einer biegsameren Solarzelle. So können Risse oder Sprünge vermieden werden.

Bei der Modulauswahl spielt der Standort der PV-Anlage und die zugelassenen Lasten für das Modul eine entscheidende Rolle. Deutschland ist in verschiedene Schnee- und Windlastzonen untergliedert. Im Residential-Bereich ist eine Windlast von 2.400 Pa und eine Schneelast von 5.400 Pa gängig. Durch den Klimawandel wird das Wetter immer extremer. Viele Hersteller schrauben daher an der Belastbarkeit ihrer Module.

Einige Online-Tools wie Panell sell können die Belastungen sehr ortsgenau und präzise ausrechnen. Bei der Auslegung der Lasten solltest du nicht geizen und lieber auf Nummer sicher gehen, um einen möglichen Schaden der PV-Anlagen zu vermeiden.

• PV-Anlagen sind immer höheren Lasten ausgesetzt, darunter Windlast, Schneelast und Hagel.
• Die Schneelast gilt als statische Last, denn der Schnee drückt nur von oben nach unten auf das Modul. Die Windlast ist eine dynamische Last und greift in unterschiedliche Richtungen.
• Deutschland ist in verschiedene Wind- und Schneelastzonen unterteilt. Standardwerte sind definiert, die die Module in den einzelnen Zonen aushalten müssen.