Leichtbau-Solarmodul-Planung: Verstehen von Eigengewicht und Nutzlast bei Dachsolaranlagen

Im März 2018 stürzte in der Cévennen-Region im Süden Frankreichs eine Wissenschaftshalle nach einem heftigen Regen-auf-Schnee-Ereignis ein. Forscher führten eine Rückanalyse durch, bei der Wetterdaten mit strukturellen Simulationen kombiniert wurden, um die Drücke abzuschätzen, die zum Versagen führten. Da der Regen den bestehenden Schnee sättigte, stieg die Belastung auf das Dach deutlich an, und das Tragwerk konnte sie nicht tragen.

Dieser Fall zeigt, wie Nutzlast und Umweltfaktoren ein Dachsystem von sicher zu versagen treiben können, und er veranschaulicht eine zentrale Wahrheit: Dächer tragen zwei völlig unterschiedliche Gewichtstypen, und Ingenieure behandeln sie auf sehr unterschiedliche Weise.

Hier spielen die Begriffe Eigengewicht und Nutzlast in die Planung von Dachsolaranlagen hinein. Sie sind einfache Konzepte, die darüber entscheiden, ob eine Solaranlage sicher, machbar und langfristig zuverlässig ist.

Eigenlast bezeichnet das konstante Gewicht

Die Eigenlast ist das permanente Gewicht, das sich nach der Installation eines Solarsystems nicht ändert. Dazu gehören Solarmodule, Montagestructuren, Schienen und Klemmteile, feste elektrische Komponenten wie Kabelkanäle.

Die Eigenlast wird üblicherweise in Kilogramm pro Quadratmeter (kg/m²) angegeben. Da dieses Gewicht Jahrzehnte auf dem Gebäude lastet, muss es wo möglich minimiert werden.

Nutzlast bezieht sich auf die variable Belastung

Nutzlast bezieht sich auf vorübergehende Kräfte, die zusätzlich zur Eigenlast auf das Dach wirken. Sie variieren mit den Bedingungen und umfassen Schneelasten (und, wie das Beispiel zeigt, auch Regen), Windauftrieb während Stürmen sowie Wartungspersonal, das sich auf dem Dach bewegt.

Im Gegensatz zur Eigenlast ist die Nutzlast unvorhersehbar, weshalb Bauvorschriften zusätzliche Sicherheitsreserven vorsehen. Bauvorschriften sind offizielle Regeln und Standards, die festlegen, wie Gebäude (Wohnhäuser, Büros, Fabriken usw.) entworfen und gebaut werden müssen, damit sie sicher und langlebig sind. Sie werden von Regierungen oder Normungsorganisationen herausgegeben. Für Lasten sagen sie, wie viel Gewicht ein Dach unter unterschiedlichen Bedingungen tragen muss.

In Österreich müssen Dächer so ausgelegt werden, dass sie Schneelasten von ca. 84 bis 1.080 Kilogramm pro Quadratmeter je nach Höhenlage des Gebäudes und der Region standhalten, wie im nationalen Standard ÖNORM EN 1991-1-3 festgelegt.

Auch wenn das Solarsystem selbst leicht ist, müssen Ingenieure dennoch extreme Schnee- oder Windereignisse berücksichtigen.

Begrenzte Spielräume bei der Nutzlast machen leichte Bauweisen unerlässlich

Die Trennung von Eigen- und Nutzlast ist grundlegend für eine korrekte Planung. Die Eigenlast ist konstant und messbar, während Nutzlast unsicher ist und vorhergesehen werden muss. Eine sichere Auslegung berücksichtigt immer beide Lastarten, weil das Dach gleichzeitig das permanente Solargewicht sowie potenzielle Schnee- oder Windbelastungen tragen muss.

In Regionen, in denen starker Schnee selten ist, werden Dächer oft mit nur begrenzter Reservekapazität gebaut. Leichte Materialien, dünnere Tragstrukturen oder kostenoptimierte Designs bedeuten, dass diese Dächer als gering belastbares Tragwerk gelten. Während dies im Alltag ausreicht, bleibt wenig Spielraum, wenn zusätzliche Ausrüstung wie Solarmodule installiert wird, insbesondere wenn unerwartete Wetterereignisse auftreten. Für Gebäude mit nur kleinem Puffer bei der Nutzlast ist die Wahl leichter Solarmodule eine pragmatische Sicherheitsmaßnahme. Ein System, das das Eigengewicht reduziert, erweitert nicht nur die Anzahl der Dächer, auf denen Solar sicher installiert werden kann, sondern bietet auch langfristig mehr Sicherheit gegen unvorhergesehene Beanspruchungen.

Wie Monoglas-Module im Vergleich zu leichten Designs das Eigengewicht reduzieren

Die Wahl des Moduls beeinflusst direkt die Eigenlast, die das Dach tragen muss, und damit, wie groß der Spielraum für Nutzlasten wie Schnee oder Wind ist. Um den Unterschied zu veranschaulichen, sehen Sie hier, wie herkömmliche Monoglas-Module im Vergleich zu leichteren Optionen abschneiden und wie LONGi’s speziell entwickeltes Design dies noch weiter vorantreibt.

Herkömmliche Monoglas-Module

Ein Standard-Monoglas-Modul wiegt typischerweise etwa 20–25 kg, was nach der Montage ungefähr 11–13 kg/m² entspricht. Auf einem großen gewerblichen Dach kann dies dennoch zu einem limitierenden Faktor werden und eine teure statische Verstärkung erforderlich machen, wenn das Dach nur geringe Lastreserven hat.

Leichte Module im Allgemeinen

Um diese Barriere zu überwinden, haben Hersteller leichte Designs entwickelt, die das Gesamtgewicht senken. Durch Verringerung der Glasdicke, den Einsatz fortschrittlicher Rückseitenfolien oder Optimierung der Rahmen verringern diese Module das Eigengewicht und erweitern die Anzahl der Dächer, auf denen Solar installiert werden kann.

LONGi Hi-MO X10 Guardian Light Design

LONGi hat diesen Ansatz mit dem Hi-MO X10 Guardian Light Design-Modul weiterentwickelt, speziell zugeschnitten auf gewerbliche und industrielle Dächer mit strengen Lastgrenzen. Jedes Modul wiegt 16,3 kg, entsprechend nur 7,2 kg/m². Das ist etwa 30 % leichter als herkömmliche Monoglas-Module, liefert aber dennoch bis zu 560 W Leistung bei einer Effizienz von 24,8 %. Das geringere Gewicht kann die Notwendigkeit einer Dachverstärkung entfallen lassen und Eigentümern je nach Region, Gebäudetyp, lokalen Vorschriften und Standortbedingungen Einsparungen von bis zu 200.000 Euro pro Megawatt an Strukturkosten ermöglichen. Die tatsächlichen Einsparungen können variieren.

Wie leichte Module die Eigenlastbelastung auf Dächern verringern

Durch sorgfältige Berücksichtigung sowohl der Eigen- als auch der Nutzlasten können Bauherren und Installateure Projekte realisieren, die andernfalls als „zu schwer“ abgetan würden.

Leichte Module, wie LONGi’s Light Design, ermöglichen Solarenergie auch auf älteren oder leicht konstruierten Dächern, senken die strukturelle Belastung und liefern dennoch jahrzehntelang zuverlässige saubere Energie.

Jedes zusätzliche Kilogramm Eigengewicht belastet Tragebalken, Dämmung und Dachdeckung.

Über Jahrzehnte kann dies den Verschleiß beschleunigen, Leckage-Risiken erhöhen oder Renovierungen komplizierter machen.

Leichtgewichtige Systeme verringern diese Risiken.

Weitere Informationen zum LONGi Guardian Light Design-Modul finden Sie hier oder laden Sie das Datenblatt herunter.

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