Ergebnisse der Schneelastuntersuchungen am SPF ERFA Wind- und Schneelasten bei Solaranlagen Bern,

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Benjamin Kranz
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1 Ergebnisse der Schneelastuntersuchungen am SPF ERFA Wind- und Schneelasten bei Solaranlagen Bern, Dr. Andreas Bohren Leiter SPF Testing

2 Schnee auf Solaranlagen: Ein Dilemma? 2

3 Schnee auf Solaranlagen: Ertrag? -> Oft hohe Einstrahlung in schneereichen Gebieten -> Solarenergie! -> Schnee muss von der Anlage weg ->Ertrag - Abrutschen: Dachlawinen - Sicherheit? - Reinigen: Gefahr für Mensch und Anlage? - Schmelzen: Energie? Dachlawine? Globalstrahlung kwh/m > Anlagenbesitzer 120 ist für Sicherheit verantwortlich: 100 -> Schneefänger oder Flachdach 80 -> Schnee bleibt auf dem Dach -> Kein Ertrag und hohe Schneelasten Athen 20 Probleme 0 und Lösungen St.Moritz Zürich Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 3

Schnee auf Solaranlagen: Ertrag? -> Oft hohe Einstrahlung in schneereichen Gebieten -> Solarenergie! -> Schnee muss von der Anlage weg -> Ertrag - Abrutschen: Dachlawinen - Sicherheit?

4 Schnee auf Solaranlagen: Ertrag? -> Oft hohe Einstrahlung in schneereichen Gebieten -> Solarenergie! -> Schnee muss von der Anlage weg -> Ertrag - Abrutschen: Dachlawinen - Sicherheit? - Reinigen: Gefahr für Mensch und Anlage? - Schmelzen: Energie? Dachlawine? -> Anlagenbesitzer ist für Sicherheit verantwortlich: -> Schneefänger oder Flachdach -> Schnee bleibt auf dem Dach -> Kein Ertrag und hohe Probleme und Lösungen 4

5 Schnee auf Solaranlagen: Ertrag? -> Oft hohe Einstrahlung in schneereichen Gebieten -> Solarenergie! -> Schnee muss von der Anlage weg -> Ertrag - Abrutschen: Dachlawinen - Sicherheit? - Reinigen: Gefahr für Mensch und Anlage? - Schmelzen: Energie? Dachlawine? 5

Schnee auf Solaranlagen: Sicherheit -> Oft

ch -> Gebäudebesitzer ist für die Sicherheit

6 Schnee auf Solaranlagen: Sicherheit -> Oft hohe Einstrahlung in schneereichen Gebieten -> Solarenergie! -> Schnee muss von der Anlage weg ->Ertrag - Abrutschen: Dachlawinen - Sicherheit? - Reinigen: Gefahr für Mensch und Anlage? - Schmelzen: Energie? Dachlawine equilino.ch -> Gebäudebesitzer ist für die Sicherheit verantwortlich: -> Schneefänger oder Flachdach (Davoserdach) -> Schnee bleibt auf dem Dach -> Kein Ertrag und hohe Schneelasten. 6

7 Schnee auf Solaranlagen: Schritt für Schritt 7

8 #1 Schneelast bestimmen Neuschneehöhe 1.8 m 180 kg/m 2 Ca. 4.5 m 2 Total etwa 800 kg Altschneehöhe > 1.5 m > 450 kg/m 2 Ca. 50 m 2 Total > 22 Tonnen 8

9 #1 Schneelast bestimmen s k h 0 VKF,

36 kn/m 2 Zweisimmen 947 m.ü.m. Korrektur +200 m korr. Höhe 1147 m.ü.m. s k = 4. 7 kn/m 2 Spiez 607 m.ü.m. Korrektur +200 m korr. Höhe 807 m.

10 #1 Schneelastzonen, charakteristische Schneelast s k Saint-Imier 802 m.ü.m. Korrektur +200 m korr. Höhe 1002 m.ü.m. s k = 3. 7 kn/m 2 Bern 543 m.ü.m. Korrektur +0 m korr. Höhe 543 m.ü.m. s k = kn/m 2 Zweisimmen 947 m.ü.m. Korrektur +200 m korr. Höhe 1147 m.ü.m. s k = 4. 7 kn/m 2 Spiez 607 m.ü.m. Korrektur +200 m korr. Höhe 807 m.ü.m. s k = kn/m 2 Grindelwald 1030 m.ü.m. Korrektur +0 m korr. Höhe 1030 m.ü.m. s k = 3. 9 kn/m 2 10

11 #2 Dachform / Wo kommt Anlage drauf?

12 #2 Dachformbeiwert μ i (SIA 261) q k = μ i C e C T s k Beispiel: Chur s k = 2.45 kn/m 2 (ca. 250 kg/m 2 ) Dachneigung 30 Lastmodell 1 μ i = Lastmodell 1 gleichmässige Ablagerung, keine Windverfrachtung - Lastmodell 2 ungleichmässige Ablagerung durch Windverfrachtung. 12

#2 Charakteristischer Wert der Schneelast q k (SIA 261) q k = μ i C e C T s k Beispiel: Gebäude in Chur (30 Dachneigung, gleichmässige Ablagerung) s k = 2.45 kn/m 2 μ i = 0.

13 #2 Charakteristischer Wert der Schneelast q k (SIA 261) q k = μ i C e C T s k Beispiel: Gebäude in Chur (30 Dachneigung, gleichmässige Ablagerung) s k = 2.45 kn/m 2 μ i = 0.8 (Dachformbeiwert) C e = 1.0 (Expositionsbeiwert für normale Windverhältnisse) C T = 1.0 (Temperaturbeiwert, normale Temperaturverhältnisse) q k = = 1.96 kn/m 2 Ergibt Schneelast von ca. 200 kg/m 2 13

14 #3 Geeignete Produkte auswählen Thermische Sonnenkollektoren: Prüfung und Zertifizierung nach Europäischer Solar Keymark Früher normalerweise geprüft bis 1 kn/m 2 Neu meistens bis 2.4 kn/m 2, einige Produkte auch mehr. Achtung: Es gibt keine Minimalanforderung! PV-Module: Prüfung und Zertifizierung nach IEC In aller Regel geprüft bis 2.4 kn/m 2, Für schneereiche Gegenden auch 5.4 kn/m 2 Achtung: Sicherheitsfaktor von 1.5 sollte eingerechnet werden. 14

15 Zusammengefasst, Beispiel #1 Wo ist Anlage? Gebäude in Grindelwald. s k = 3.9 kn/m 2 #2 q k Charakteristischer Wert der Schneelast (SIA 261) Normales Satteldach, 30 Neigung q k = 0.8 x 3.9 = 3.1 kn/m 2 #3 Produkt auswählen (1.5 Sicherheitsfaktor) 3.1 kn/m 2 x 1.5 = 4.65 kn/m 2 geprüft mit 4.65 kn/m 2 15

16 Schnee auf Solaranlagen: Normprüfungen und Schneelastprüfung nach SPF 16

Einzelne Kollektoren und Module, keine Felder Grosse Elemente werden nicht geprüft: Nur Mustermodule

17 Normprüfungen vom Solaren Elementen Module, Kollektoren und Montageteile werden einzeln geprüft. Der Unterbau ist nicht definiert. Elemente werden immer nur senkrecht belastet. Einzelne Kollektoren und Module, keine Felder Grosse Elemente werden nicht geprüft: Nur Mustermodule Prüfung dauert etwa 1h Einmalige Prüfung ohne Ermüdung (Belasten / Entlasten) Lasten sind oft zu klein (Sicherheitsfaktor!) 17

18 SPF Prüfanlage Luftkissen Luftkissen ermöglicht senkrechte Kräfte. Um eine Schneelast von 1000 kg/m 2 zu erzeugen ist ein Überdruck von 0.1 bar ausreichend. Parallel zur Kollektoroberfläche wird mit speziell beschichteten Bändern gezogen. Damit können fast beliebige Verhältnisse von senkrechten und parallelen Kräften erzeugt werden. 18

19 SPF Prüfanlage Damit können fast beliebige Verhältnisse von senkrechten und parallelen Kräften erzeugt werden. 19

20 Beispiel einer Prüfung (1.9m 2 ) 20

21 Beispiel einer Prüfung (1.9m 2 ) 21

22 SPF-SUPSI-VKF Prüfung vom Solaren Elementen Module, Kollektoren und Montageteile werden einzeln zusammen geprüft. Der Unterbau ist nicht definiert. Elemente werden nur senkrecht mit Hangabtrieb belastet. Einzelne Kollektoren und Module, keine kleine Felder Grosse Elemente werden nicht geprüft: Nur Mustermodule Prüfung dauert etwa 1h 3-4 Wochen Einmalige Prüfung ohne Ermüdung (Belasten / Entlasten) Mehrere 100 Be- und Entlastungen Lasten sind oft zu klein beliebig (Sicherheitsfaktor!) 22

SPF-SUPSI-VKF Prüfung vom Solaren Elementen Module, Kollektoren und Montageteile werden zusammen geprüft. Der Unterbau ist definiert. Elemente werden mit Hangabtrieb belastet.

23 SPF-SUPSI-VKF Prüfung vom Solaren Elementen Module, Kollektoren und Montageteile werden zusammen geprüft. Der Unterbau ist definiert. Elemente werden mit Hangabtrieb belastet. Einzelne Kollektoren und Module, kleine Felder Grosse Elemente werden geprüft Prüfung dauert etwa 3-4 Wochen Mehrere 100 Be- und Entlastungen Lasten sind beliebig. Unterstützung der Hersteller durch die VKF Präventionsstiftung 23

24 Zertifizierte PV-Module (2) 24

25 Zertifizierte Kollektoren (3) 25

26 Zertifizierte Kollektoren (3) Zertifikate unter 26

27 Schnee auf Solaranlagen: Ergebnisse und Lehren 27

28 Zertifizierte Produkte nehmen Wenn in kritischen Gebieten gebaut wird: Zertifizierte Produkte nehmen. (Kritisch: SIA Schneelast x 1.5 Prüflast der Elemente) Kollektoren und PV Module genau so verbauen wie zertifiziert. 28

29 Indachanlagen! Indachanlagen sind oft stabiler als Aufdachanlagen - Breitere Abstützung auf Lattung. - Dachhaken fallen weg (Flächenlasten werden zu Punktlasten!) - Keine Ziegelbrüche - Bessere Abstützung der Montageschienen Laucherenalp q k > 10 kn/m 2 29

30 Je steiler desto besser! Je steiler desto besser: - Schnee rutscht eher von alleine ab. (nach SIA 261 ab 60 Neigung kein Schnee mehr?) - Gesamtlast auf Element ist kleiner weil die beschneite Grundfläche abnimmt. - Vorsicht: Montagematerial ist nicht unbedingt für steile Montage ausgelegt. Mit dem Hersteller klären! 30

31 Fassade Fassade wird nicht zugeschneit Im Winter steht die Sonne tief Zusatzertrag durch Reflexion am Boden Kombination Fassade und Dach 31

32 Schnee und Vakuumröhren Schnee fällt nicht zwischen den Vakuumröhren durch. Schnee auf Vakuumröhren schmilzt kaum, rutscht kaum ab. i.a. recht hohe Schneelaststabilität. -> Röhren an Fassade / Balkon 32

33 Schnee rutscht von alleine ab? Schnee rutscht in aller Regel schneller ab als bei einem Ziegeldach. Schlecht isoliertes Dach, Anlage ausser Betrieb: Schnee hält auf dem Kollektor! Oft reicht ein kleiner Ausschnitt ohne Schnee um die ganze Anlage zu befreien. 33

34 Schneefänger Wenn Schneefänger nötig sind, dann ausreichend dimensionieren. Oft zu klein, zu schwach. -> Mehrere Reihen machen 34

35 Augenmass Zertifizierte Produkte nehmen So verbauen wie es vorgegeben ist 1600 m.ü.m Dachfläche > 300 m 2 > 200 Tonnen Schnee 35

36 Dachkonstruktion berücksichtigen 36

37 Sekundärschäden vermeiden (Leitungen Gerüste etc) 37

38 Zusammenfassung Immer Produkte verbauen die den lokalen Schneelasten genügen. Jedes Räumungskonzept versagt einmal. Zertifizierte Produkte (Versicherung). Dachkonstruktion berücksichtigen Indachanlagen. Dachlawinen: Sicherheit für Personen, Vieh und Gebäude! Schneefang genügend stark, evtl. in mehreren Reihen. (Kein Solarproblem!) Fassade berücksichtigen Thermie: Wärme unter Solaranlage auf dem Dach bringen. Nur ein Teil vom Feld räumen. Der Rest macht die Sonne. 38

39 Besten Dank für ihre Aufmerksamkeit 39

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