Flachdach-PV-Module für raues und nördliches Klima
- Trygve Mongstad
- 12. Mai
- 3 Min. Lesezeit
Aktualisiert: 30. Mai
Nördliche Klimazonen stellen besondere Herausforderungen für Flachdach-Photovoltaikanlagen dar. Die Risiken sind noch nicht ausreichend bekannt, da es sich um relativ junge Märkte handelt und viele Anbieter von PV-Lösungen dort noch unerfahren sind. Die meisten PV-Module und Montagesysteme wurden für sehr unterschiedliche klimatische Bedingungen entwickelt, und die Anlagen unterliegen:
Hohe Windbelastung
Hohe Schneeansammlung
Niedrige Sonnenwinkel
Alle diese Faktoren können die Leistung mindern und das Risiko einer Beschädigung der Photovoltaikanlage oder sogar des Gebäudes selbst erhöhen. Herkömmliche PV-Flachdachsysteme – häufig geneigte PV-Module in ballastierten Montagesystemen – werden für südlichere Klimazonen entwickelt und nicht für diese Bedingungen ausgelegt.
Herkömmliche Flachdach-PV-Module mit Schnee bedeckt (Fotos: Over Easy Solar)
Vertikale Photovoltaik (VPV) ist die Zukunft der Flachdach-Photovoltaik in Regionen mit extremen Wetterbedingungen. Die VPV-Anlage wurde in Norwegen unter Berücksichtigung der klimatischen Herausforderungen Nordeuropas entwickelt und bietet in windexponierten, schneereichen Regionen, in denen Standardlösungen oft nicht ausreichen, eine hervorragende Leistung.
Windwiderstand auf Flachdächern: Wie die VPV-Einheit die Windkräfte reduziert
Eine Photovoltaikanlage auf einem Flachdach ist besonders anfällig für Windsog – die vertikale Kraft, die herkömmliche PV-Module vom Dach heben kann. Um in windigen Gebieten sicher zu funktionieren, sind herkömmliche Systeme auf schweren Ballast oder komplizierte mechanische Befestigungen angewiesen, die die Belastung erhöhen und das Risiko von Dachschäden wie Isolationskompression oder Membranlecks erhöhen.
Die VPV-Einheit verfolgt einen grundlegend anderen Ansatz. Da vertikale Module keinen Auftrieb erzeugen, benötigen sie in der Regel weder Ballast noch Dachdurchdringungen. Dies vereinfacht die Installation und erhält die Dachintegrität. Dies wurde bestätigt durch:
CFD-Simulationen mit dem Fraunhofer ISE
Windkanaltests am IFI Aachen
Felddaten von Anlagen in Windzonen mit einer Referenzwindgeschwindigkeit von bis zu 27 m/s
Nehmen wir unsere Anlage in Tromsø im Norden Norwegens – ein stark exponierter Standort am Meer. Nach mehreren Wintern und Stürmen bleibt das System stabil und intakt.
Vertikale PV-Module während eines Wintersturms in Tromsø, Norwegen
Der Schlüssel liegt in unserem aerodynamischen Design:
Flache Module (~25 cm), die die Windbelastung reduzieren
Arrays, die Windlasten über das System verteilen
Enger Modulabstand, der jedes Modul vor Wind schützt
Dies macht die VPV-Einheit zu einer zuverlässigen, ballastfreien Lösung für die meisten Flachdächer – auch in Küstennähe oder im offenen Gelände.
Schnee und PV-Module: Besser für Flachdächer mit vertikalen Modulen
Herkömmliche Photovoltaikanlagen auf Flachdächern werden leicht von Schnee bedeckt – schon wenige Zentimeter Schnee können die Energieproduktion komplett zum Erliegen bringen. In extrem schneereichen Klimazonen kann die Schneelast zudem die PV-Module oder die darunterliegende Membran und das Dach beschädigen.
Vertikale PV-Module funktionieren anders:
Sie bleiben teilweise oder vollständig über dem Schnee und halten die Leistung aufrecht
Sie profitieren von der Albedo; Sonnenlicht, das vom Schnee reflektiert wird, erhöht die bifaziale Leistung
Die Schneeansammlung ist gering und die vertikalen Module bieten eine passive Schmelzfunktion
Bei hohen Schneelasten, die Dach und Module beschädigen können, tragen vertikale Module keine Schneelasten und konzentrieren die Last nicht auf die Dachmembran oder Isolierung
Wir haben dies in mehreren Anlagen in Aktion gesehen, beispielsweise im Sundvolden Hotel und in der Blussuvoll Schule (Trondheim), wo unsere vertikalen Systeme im Winter weiter produzierten, während geneigte Systeme abgedeckt blieben.
Lesen Sie auch: Schnee auf PV-Anlagen: Vertikale PV-Module für mehr Energieertrag im Winter und besseren Dachschutz
Warum vertikale bifaziale Photovoltaikanlagen in nördlichen Klimazonen mehr Energie liefern
Da der vertikale Installationswinkel für PV-Module nicht optimal ist, glauben viele, dass vertikale PV-Module immer eine unterdurchschnittliche Leistung erbringen. Bifaziale PV-Module, die von beiden Seiten produzieren, liefern jedoch eine sehr gute Energieausbeute. Tatsächlich haben wir in nördlichen Breitengraden beobachtet, dass vertikale bifaziale Module die Leistung herkömmlicher Systeme deutlich übertreffen können – bei der erwähnten Forschungsanlage in Tromsø haben wir für vertikale PV-Module einen um 40–50 % höheren spezifischen Energieertrag (kWh/kWp) festgestellt als bei einer Referenzanlage mit einer konventionellen 10°-Ost-West-Flachdach-PV-Lösung.
Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:
Besserer Einfallswinkel für das aus niedrigen Winkeln kommende Sonnenlicht sorgt für höhere Effizienz
Die vertikale Ost-West-Ausrichtung fängt in nördlichen Gebieten Energie aus fast allen Winkeln sehr gut ein
Hochwertigere Energie, die in den Morgen-/Abendstunden und im frühen Frühling produziert wird und so besser auf den Bedarf abgestimmt ist
Ergebnisse aus der Praxis in Oslo, Trondheim und Ostnorwegen bestätigen, dass VPV im Vergleich zu flach montierten konventionellen Modulen stabile Erträge im Winter und eine höhere Leistung in der Nebensaison liefert.
Fazit: Eine intelligente und sichere PV-Lösung für raue Klimazonen
Wenn Sie Photovoltaikanlagen für ein Flachdach in einer nördlichen oder alpinen Region planen, sind konventionelle Lösungen möglicherweise nicht optimal. Mit minimalen statischen Anforderungen, meist ohne Ballastbedarf und praxisnahen Tests in Norwegen und Europa sind vertikale Photovoltaikanlagen eine zukunftssichere Lösung für Gebäude, die rauen Wetterbedingungen, Wind, Schnee und nordischen Bedingungen ausgesetzt sind.
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