Schneelast Photovoltaik: Zonen, Gewicht und Schutz

Was ist Schneelast?

Schneelast ist das Gewicht von Schnee und Eis, das auf einem Dach liegt und von der Dachkonstruktion getragen werden muss. Im Bauwesen zählt sie zu den veränderlichen Einwirkungen, weil sie vom Wetter abhängt. Angegeben wird sie in Kilonewton je Quadratmeter (kN/m²). Laut dem Bautechnischen Prüfamt Brandenburg bedeutet 1 kN/m², dass 100 Kilogramm Schnee auf einem Quadratmeter Grundfläche des Dachs liegen.

Bei einer Photovoltaikanlage wirkt die Schneelast doppelt. Der Schnee drückt auf die Module und ihr Montagesystem, und die Anlage selbst bringt zusätzliches Gewicht aufs Dach. Beides zusammen ergibt die Flächenlast, die das Dach aushalten muss. Deshalb gehört die Schneelast in jede Planung einer PV-Anlage.

Wie viel wiegt Schnee auf dem Dach?

Schnee wiegt je nach Art zwischen 10 und 70 Kilogramm je Quadratmeter, wenn er 10 Zentimeter hoch liegt. Die Spanne ist so groß, weil Schnee mit der Zeit zusammensackt und Wasser aufnimmt. Frischer Schnee besteht fast nur aus Luft. Taut er an und gefriert wieder, wird daraus eine schwere, kompakte Schicht.

Die Schneehöhe allein sagt deshalb wenig aus. Das Prüfamt Brandenburg schreibt ausdrücklich, dass man von der Höhe nicht auf das tatsächliche Gewicht schließen kann. Die Landesstelle für Bautechnik Baden-Württemberg geht noch weiter: Verlässlich sei nur das Wiegen einer Schneeprobe.

Die Tabelle zeigt, wie schnell es ernst werden kann. 30 Zentimeter körniger Altschnee wiegen 90 Kilogramm je Quadratmeter. Bei Neuschnee wäre für dasselbe Gewicht fast ein Meter nötig. Gefährlich sind deshalb weniger die großen Schneefälle als lange Winter, in denen sich Schicht auf Schicht legt und zwischendurch antaut.

Schneelastzonen in Deutschland

Schneelastzonen teilen Deutschland danach ein, mit wie viel Schnee am Boden gerechnet werden muss. Die Norm DIN EN 1991-1-3 mit ihrem Nationalen Anhang kennt die Zonen 1, 1a, 2, 2a und 3. Zone 3 steht laut dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe für die Regionen mit der größten Schneelast.

Jede Zone hat einen Mindestwert, der mit der Geländehöhe steigt. Ein Beispiel: Ganz Brandenburg liegt in Zone 2, dort gilt nach Angaben des Landes der Mindestwert 0,85 kN/m². Das entspricht 85 Kilogramm Schnee je Quadratmeter am Boden. Die Werte sind so gewählt, dass sie im Mittel nur einmal in 50 Jahren überschritten werden.

Eine Besonderheit gilt im norddeutschen Tiefland. Dort fällt selten viel Schnee, in Ausnahmewintern aber sehr viel. Für diese Gebiete muss in der Statik zusätzlich ein außergewöhnlicher Lastfall gerechnet werden, laut Prüfamt Brandenburg mit dem 2,3-fachen der normalen Schneelast. Flaches Land heißt also nicht automatisch, dass Schnee keine Rolle spielt.

Wie wird die Schneelast auf dem Dach berechnet?

Die Schneelast auf dem Dach ergibt sich aus dem Zonenwert am Boden, multipliziert mit einem Formbeiwert für das Dach. Die Formel lautet für Deutschland s = μ × sk. Dabei ist sk die Schneelast am Boden und μ der Formbeiwert. Er berücksichtigt, wie viel Schnee auf einer Dachform liegen bleibt. Von einem steilen Dach rutscht mehr ab als von einem flachen.

Auf diesen Wert kommen in der Statik noch Sicherheitszuschläge. Deshalb bricht ein Dach nicht zusammen, sobald der Rechenwert erreicht ist. Das Prüfamt Brandenburg spricht von einer gewissen, zeitlich begrenzten Überschreitung, die durch diese Zuschläge abgedeckt ist. Verlassen sollten Sie sich darauf nicht.

Die genaue Rechnung ist Sache eines Tragwerksplaners. Er kennt den Formbeiwert für Ihre Dachform und berücksichtigt auch Stellen, an denen sich Schnee sammelt, etwa vor Gauben oder zwischen aufgeständerten Modulreihen auf dem Flachdach.

Wie viel Schnee halten Solarmodule aus?

Solarmodule werden nach der Norm IEC 61215 mit einer Drucklast geprüft, die Schnee und Wind nachbildet. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) beschreibt zwei Stufen. Die Prüfung mit 5.400 Pascal gilt als Qualifikation für hohe Eis- und Schneelasten. Die Stufe mit 2.400 Pascal ist aus einer Windlast von 130 Kilometern pro Stunde mit dreifacher Sicherheit abgeleitet.

Pascal ist die Einheit für Druck, 1 Pascal entspricht 1 Newton je Quadratmeter. Teilt man durch die Erdbeschleunigung von 9,81, erhält man Kilogramm je Quadratmeter. Aus 5.400 Pascal werden so rund 550 Kilogramm.

Was heißt das für die Planung Ihrer Anlage?

Für die Planung heißt Schneelast: Zone, Dach, Module und Befestigung müssen zusammenpassen. Ein guter Fachbetrieb prüft das von sich aus. Sie können es mit vier Fragen selbst nachvollziehen.

Besonders wichtig ist der zweite Schritt bei älteren Häusern. Die Schneelastnormen haben sich mehrfach geändert. Ein Dach aus den Sechzigerjahren wurde nach anderen Regeln berechnet als ein Neubau. Die Landesstelle für Bautechnik Baden-Württemberg ordnet die Baujahre so zu:

Dieselbe Stelle weist darauf hin, dass nachträglich montierte Photovoltaikanlagen und zusätzliche Dämmung die Last auf dem Dach erhöhen und ein Tragwerksplaner hinzugezogen werden sollte. Auf dem Flachdach kommt das Gewicht der Aufständerung und ihres Ballasts hinzu. Dort ist die Reserve oft am kleinsten.

• Angebot prüfen: Steht die Schneelastzone im Angebot oder in der Auslegung des Montagesystems? Wenn nicht, fragen Sie nach.
• Steile Module helfen: Je steiler der Neigungswinkel, desto eher rutscht Schnee ab. Einen festen Grenzwinkel gibt es nicht, er hängt von Schneeart, Temperatur und Modulrahmen ab.
• Dachlawinen bedenken: Von der glatten Glasfläche rutscht Schnee schlagartig ab. Über Eingängen, Wegen und Stellplätzen gehören Schneefanggitter dazu.
• Versicherung klären: Fragen Sie, ob Schneedruck in Ihrer Photovoltaik-Versicherung eingeschlossen ist.

Schnee räumen: wann und wie?

Geräumt werden sollte ein Dach, wenn die tatsächliche Schneelast den Wert aus der Statik erreicht oder deutlich überschreitet. So empfiehlt es das Bautechnische Prüfamt Brandenburg. Vorher ist Räumen aus Sicht der Sicherheit nicht nötig. Wegen des entgangenen Stroms lohnt es sich nicht: Im Winter liefert die Anlage ohnehin wenig, und das Risiko auf dem glatten Dach steht in keinem Verhältnis dazu.

Ob die Grenze erreicht ist, lässt sich nur durch Wiegen feststellen. Die Behörden beschreiben dafür ein einfaches Verfahren: Mit einem Rohr wird ein Schneekern ausgestochen und gewogen. Im Beispiel aus Brandenburg ergeben 2 Kilogramm Schnee aus einem Rohr mit 10 Zentimetern Durchmesser eine Last von 255 Kilogramm je Quadratmeter. Weil dafür jemand aufs Dach muss, ist das eine Aufgabe für Fachleute.

Wird geräumt, gelten für ein Dach mit Photovoltaik einige Regeln aus den Merkblättern der Länder und des Bundesamts:

• Fachleute beauftragen: Das Bundesamt rät, die Räumung möglichst durch Fachpersonal ausführen zu lassen. Auf dem Dach besteht Absturzgefahr, besonders an verschneiten Dachfenstern und Lichtkuppeln.
• Anlage ansagen: Photovoltaikanlagen müssen bei der Räumung berücksichtigt werden. Sagen Sie dem Betrieb, wo Module und Leitungen liegen.
• Gleichmäßig entlasten: Geräumt wird in Abschnitten und auf beiden Dachseiten möglichst gleichzeitig. Die Landesstelle Baden-Württemberg empfiehlt Streifen von 2 Metern Breite.
• Rest liegen lassen: Eine Schicht von 5 bis 10 Zentimetern bleibt liegen, damit Dachhaut, Leitungen und Module nicht beschädigt werden.

Für die Module selbst heißt das: nicht mit Schaufel, hartem Besen oder Eiskratzer arbeiten. Kratzer im Glas und Druck auf einzelne Stellen schaden mehr als ein paar Tage ohne Ertrag. Liegt nur ein Teil der Module frei, bremst der bedeckte Rest den Strang ähnlich wie eine Verschattung. PV-Optimierer mildern das, nötig sind sie wegen des Schnees aber nicht.

Nach einem Winter mit viel Schnee empfiehlt das Prüfamt Brandenburg, die Dachkonstruktion von einem Fachmann ansehen zu lassen. Verbinden Sie das mit der Wartung der Solaranlage: Klemmen, Schienen und Dachhaken auf Verformung prüfen, Schneefanggitter kontrollieren, Dachrinnen reinigen.

Häufige Fragen zur Schneelast

Fazit

Schneelast ist für eine Photovoltaikanlage vor allem ein Thema der Planung. Passen Schneelastzone, Dachstatik, Module und Befestigung zusammen, übersteht die Anlage auch schneereiche Winter ohne Ihr Zutun. Bei älteren Häusern und Flachdächern sollte ein Tragwerksplaner vor der Montage aufs Dach schauen.

Im Winter selbst gilt: Ruhe bewahren. Schnee auf den Modulen kostet etwas Ertrag, schadet einer richtig geplanten Anlage aber nicht. Geräumt wird erst, wenn die Last den Wert aus der Statik erreicht, und dann von Fachleuten.

Quellen und Methodik

Schneegewichte, Formel, Umrechnung und Räumregeln stammen aus den Merkblättern der Bauaufsicht in Brandenburg und Baden-Württemberg sowie vom Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe, die Angaben zur Modulprüfung aus einer Veröffentlichung des Fraunhofer ISE. Die Gewichte für 20, 30 und 50 Zentimeter Schnee und die Umrechnung von Pascal in Kilogramm sind eigene Rechnungen. Solar.red hat keine Dächer oder Module geprüft.

1. Landesamt für Bauen und Verkehr Brandenburg, Bautechnisches Prüfamt: Standsicherheit von Gebäuden bei Schneelasten - Schneegewichte, Formel, Zone 2, norddeutsches Tiefland, Räumung
2. Regierungspräsidium Tübingen, Landesstelle für Bautechnik: Merkblatt Schnee - Normen nach Baujahr, Hinweis zu Photovoltaik, Vorgehen beim Räumen
3. Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe: Naturgefahr Schneelast - Warnzeichen, Räumung durch Fachpersonal
4. Deutsches Institut für Bautechnik: Zuordnung der Windlast- und Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen - Schneelastzone je Gemeinde und Landkreis
5. Fraunhofer ISE (Mülhöfer und andere): Influence of Mechanical Load at Low Temperatures on Cell Defects and Power Degradation at Full Scale PV Modules - Prüflasten nach IEC 61215, Grenzen des Normtests