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Beeinflusst Schnee die Solarstromproduktion im Winter?

Auch im Winter profitieren Hauseigentümer von solaren Energieerträgen. Entgegen verbreiteter Meinung mindern schneebedeckte Solaranlagen den Ertrag nur geringfügig.

Morris BreunigMorris Breunig

Unter Hauseigentümern überwiegt die Meinung, Schnee habe einen beträchtlichen negativen Einfluss auf die Produktion von Solarstrom im Winter. Es ist klar: Wenn das Dach voller Schnee ist, dann produziert die Solaranlage null und nichts. Die Schneelasten im Mittelland sind allerdings klein und kommen in der Regel zu Zeiten, in denen aufgrund von einem tieferen Sonnenstand sowieso geringe Solarerträge anfallen. Im Leitfaden für Solaranlagen schreibt das Amt für Raumentwicklung Graubünden auf Seite 8: «Die Ertragseinbusse, die durch schneebedeckte Sonnenkollektoren entstehen kann, beträgt in einer Lage von 1000 m. ü. M. und höher lediglich rund fünf bis acht Prozent; darunter sogar nur zirka ein bis vier Prozent.»

Thomas Hostettler, Mitglied Fachkommission PV Technik bei Swissolar, meint: «Bei einer PV-Anlage mit Ausrichtung nach Süden und Neigung von 10 Grad wären beispielsweise in Dietikon Jahreserträge von 1240 kWh/kWp realistisch. Im Juni und Juli stünden je 173 kWh/kWp zu Buche, während 28 kWh/kWp im Dezember und 36 kWh/kWp im Januar die Unterschiede verdeutlichen.» Es kann also durchaus auch im Winter Solarstrom produziert werden, naturbedingt beträgt dieser im Schnitt aber nur etwa einen Drittel der jährlichen solaren Gesamtenergie. Dabei würden schneebedeckte Module aber eine untergeordnete Rolle spielen. Sobald nämlich die ersten Sonnenstrahlen hervortreten, schmilzt die Schneedecke oder rutscht weg. «Verschattungen auf der anderen Seite können die Gesamtenergieproduktion ganzjährlich beeinträchtigen.», gibt Hostettler zu bedenken. In Bergregionen kann sich der Schnee ausserdem sehr vorteilhaft auf die Solarstrom-Produktion auswirken, hat er doch die positive Eigenschaft, dass er das Licht reflektiert (Albedo-Effekt), welches dann dank fassadenintegrierten Anlagen gleich zweifach genutzt werden kann.

Speicherlösungen fehlen

Um sich im Winter am Sommerstrom zu bedienen, fehlen noch adäquate Lösungen zur Energiespeicherung, meint Hostettler: «Verfügbare Techniken könnten lediglich den Bedarf für maximal eine Woche decken, aber nicht für eine gesamte Saison.» Hinsichtlich der Gesamtenergieversorgung sind deshalb Lösungen im Verbund zu erarbeiten.

Sicherheit hat Vorrang

Hostettler warnt zudem davor, PV-Anlagen eigenhändig vom Schnee zu befreien: «So wie die Produktion von Solarenergie im Winter überschätzt wird, wird die Gefahr auf dem Dach unterschätzt. Bei einem Unfall wird die gewonnene Kilowattstunde teuer bezahlt. Aufgrund aktueller Energiepreise fällt eine gewonnene Kilowattstunde im Winter nicht mehr so stark ins Gewicht, vor 20 Jahren war diese noch deutlich wertvoller.» Darüber hinaus besteht die Gefahr einer nachhaltigen Schädigung der Module bei unsachgemässer Reinigung mit Schaufel oder Besen.

Konstruktion vor Witterung beständig

Auch im Winter funktionieren Solaranlagen einwandfrei. Abnehmende Temperaturen haben laut Stephan Karlen von Meyer Burger sogar einen positiven Effekt auf den Wirkungsgrad: «Durch die niedrigen Temperaturen reduzieren sich die Verluste im Halbleitermaterial und die Leerlaufspannung erhöht sich. Im Allgemeinen gilt: ca. 0,4 % mehr Leistung bei gleicher Einstrahlung pro Grad/Temperaturabsenkung.»

Vielmehr sind Fachplanerinnen und Ingenieure gefragt, um Anlagen auf die Anforderungen wie Schneelasten des entsprechenden Standortes auszurichten. Andernfalls können Risse in Modulen oder in der Konstruktion die Folge sein. Dass Hauseigentümern ebenfalls eine Sorgfaltspflicht zukommt, wird laut Hostettler häufig unterschätzt: «Bauherrschaften sollten vor dem Bau von Photovoltaikanlagen mindestens zwei Offerten einholen, was noch immer zu selten erfolgt. Ausserdem sollten Versprechungen stets kritisch hinterfragt werden.» Denn erst auf diese Weise können Hauseigentümer von einem angemessenen Kostenrahmen für die installierten Module ausgehen und realistische Ertragsprognosen erwarten.

Vorsicht vor abrutschendem Schnee

Bei Steildächern ist besonders auf abrutschenden Schnee zu achten. «Der Schneefang sollte nicht direkt über den Modulen montiert, sondern unterhalb des Solarmodulfeldes angebracht werden», rät Karlen. Je nach Standort und Gebäudenutzung könnten sich Verschattungen bilden.

Alpine Stromerzeugung

Die Stromerzeugung in alpinen Gebieten wird unter anderem an der ZHAW in Wädenswil erforscht und von den Elektrizitätswerkend des Kantons Zürich (EKZ) unterstützt. Mithilfe einer aus 20 Solarmodulen (Leistung insgesamt 5,6 kWp, Fläche 33m2) bestehenden Versuchsanlage beim Totalalpsee im Parsenn-Gebiet oberhalb von Davos wurden unter anderem die Stromerträge von alpinen Gebieten und dem Mittelland verglichen. Daraus ergab sich, dass die Jahreserträge für alpine Anlagen deutlich über jenen im Mittelland lagen. Dass alpine Solaranlagen eine rentable Variante für die Schweiz darstellen, zeigte sich dadurch, dass bei einem Anstellwinkel von 60° im Gebirge mehr Winterstrom produziert wird als in den Sommermonaten.

Thomas Hostettler merkt jedoch an, dass bei diesen Untersuchungen neben den reinen Einstrahlungswerten ebenso weitere Faktoren zu berücksichtigen sind: «Auch die deutlich aufwendigere Bauweise zählt dazu, denn allein Schnee- und Windlasten sind um Faktoren höher als im Flachland. Hinzu kommt, dass bei einer Lawinenverbauung normalerweise kein Stromanschluss vorhanden ist. In diesen Fällen müssten teure Leitungen gebaut werden, um die Energie abzutransportieren.»

Frostschützender Wärmeträger bei solarthermischen Anlagen

Das Hydrauliksystem von Solarthermie-Anlagen muss gegen Vereisung geschützt sein und ist deshalb mit einem frostsicheren Wärmeträger gefüllt. Stephan Karlen von Meyer Burger skizziert den Gefrierpunkt: «Dieser liegt je nach Vermischungsgrad bei etwa -15° bis -32° C.» Ähnlich wie bei PV-Anlagen ist auch bei solarthermischen Anlagen Schneefall ein Hindernis. «Vorteil ist bei diesen jedoch, dass der Schnee bei Sonnenschein schneller abrutscht respektive schmilzt. Das kann durch einen manuellen Pumpenstart zudem für eine begrenzte Zeit von rund 2 bis 3 Stunden begünstigt werden», erklärt Jürg Marti von der Swissolar Ombudstelle.

Die Versuche und Projekte der ZHAW werden in Zusammenarbeit mit Zenna AG, den EKZ und dem SLF Davos beziehungsweise der ETH Lausanne durchgeführt. Die Versuchsanlage wurde im Rahmen eines vom Bund mitfinanzierten KTI-Projektes mit den EKZ aufgebaut, es sind aber weitere Forschungsprojekte in Zusammenarbeit mit SLF/ETHL beziehungsweise EKZ und Zenna AG geplant.
Weiter Informationen sind zu finden unter: https://www.zhaw.ch/de/lsfm/institute-zentren/iunr/oekotechnologien-und-energiesysteme/erneuerbare-energien/solarenergie/

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