Einmal in 50 Jahren fallen in Oslo 34 Zentimeter Schnee innerhalb eines Tages. Das sagt die Statistik. Mit einem solaren Schneeschmelzsystem dauert es theoretisch 25 Stunden, diesen Schnee abzutauen. Das ist eines der Ergebnisse einer Masterarbeit zu der Möglichkeit, mit Photovoltaik die Schneelast auf Dächern zu reduzieren. Und es ist das Geschäftsmodell von Tommy Strömberg vom norwegischen Unternehmen Innos, dessen Geschäftsführer er ist.
Schon etliche Experten haben darüber nachgedacht und es teilweise umgesetzt, über ein Aufheizen der Module im Winter den Ertrag der Photovoltaikanlage zu erhöhen. Strömberg dreht den Spieß nun um. Die Ertragssteigerung ist bei ihm nur ein Nebeneffekt. Er will mit seinem System Weight Watcher Gebäudebesitzer überzeugen, eine Photovoltaikanlage zu installieren, um die Dachlast im Winter zu reduzieren.
Foto: Innos
Das ist interessant, wenn die Dächer selbst bei Schnee einsturzgefährdet sind, oder, wenn fraglich ist, ob sie sowohl Module als auch Schnee tragen können. Weil damit ein neues Segment und mehr Flächen für Photovoltaik erschlossen werden können, zeichnen die Juroren Innos als „pv magazine highlight top business model“ aus.
Gewichtssensoren an Modulen
Der Weight Watcher funktioniert so: Sensoren messen am Montagesystem, wie viel Schnee bereits gefallen ist. Ist ein Schwellwert überschritten, setzt eine elektronische Regelung die Module unter Spannung, so dass ein Strom durch die Module fließt und sie mit 280 Watt pro Quadratmeter heizen. Damit lassen sich pro Stunde in der Theorie rund drei Kilogramm Schnee auf einem Quadratmeter Modul, das entspricht bei Neuschnee rund drei Zentimeter Höhe, erst von minus fünf auf null Grad erwärmen und dann schmelzen.
highlights und spotlights
Preis für gute Ideen – das sagt die Jury:
Innos – Dachschutz erzeugt Energie
Natürlich sollten Dächer so gebaut werden, dass sie sowohl Photovoltaik als auch die Schneelast im Winter tragen können. Doch wenn das nicht der Fall ist, kann das Modulheizungssystem von Innos helfen. Es steuert die Heizleistung automatisiert nach Gewichtsmessungen. Das Unternehmen hat untersuchen lassen, dass trotz elektrischer Schneeschmelze die Energiebilanz deutlich positiv ist. Da damit in nachhaltiger Weise mehr Flächen für Photovoltaik gewonnen werden können, vergibt die Jury für das System das Prädikat „pv magazine top business model“.
Die Juroren
Volker Quaschning ist Professor für regenerative Energiesysteme an der HTW Berlin. Hans Urban, Experte für Photovoltaik, Speichertechnik und E-Mobilität, berät Schletter, Maxsolar und Smart Power. Winfried Wahl leitet das Produktmanagement bei Longi Solar in Deutschland.
Mehr Infos, bisherige Preisträger und alles zur Bewerbung unter: www.pv-magazine.de/highlights
Einsendeschluss für die nächste Runde: 8. Oktober 2020
In der Praxis ist es etwas komplizierter. Wenn der Schnee schmilzt, muss das Wasser abfließen, sonst wird das Gewicht nicht kleiner. Daher muss man darauf achten, dass die Abflüsse nicht zu kalt sind, wobei meistens auf eine Extraheizung verzichtet werden könne. Auch die Geschwindigkeit, mit der der Schnee schmilzt, variiert. Wind kann auf der einen Seite das Schmelzen verzögern. Zusätzliche Sonnenstrahlung kann es beschleunigen. Außerdem kann es zu einem Iglu-Effekt kommen, bei dem sich ein Zwischenraum zwischen Solarmodul und Schneedecke bildet. Daher hat Tommy Strömberg das System ausgiebig testen und die Entwicklung wissenschaftlich begleiten lassen, etwa durch die Masterarbeit von Iver Frimannslund an der Universität Oslo, und am Institut für Energietechnologie in Kjeller. Das Norwegische Universität für Lebenswissenschaften habe die theoretischen Werte außerdem mit Experimenten überprüft. Dabei habe sich gezeigt, dass der Iglu-Effekt manchmal positiv ist, so dass der Weight Watcher manchmal absichtlich nicht den gesamten Schnee schmilzt.
Es ist kein Zufall, dass das neue Geschäftsmodell in Norwegen entstand. Die Normen für die Berechnung der Schneelast seien dort in den vergangenen 50 Jahren sukzessive verschärft worden, so dass es nach Einschätzung von Strömberg viele Häuser gibt, die gefährdet sind. „Es war früher normal, dass Schulkinder den Schnee von den Dächern geschippt haben“, schreibt er in der Einreichung zum Award – und bei alten Häusern müsse auch heute noch geschippt werden, wenn auch nicht mehr von Kindern. Dazu kommt, dass Meteorologen voraussagen, dass es im Zuge des Klimawandels mehr schneien wird.
Der Ertrag steigt
Das System ist übrigens auch interessant, wenn man nicht vorrangig das Gewicht auf dem Dach reduzieren, sondern den Ertrag der Photovoltaikanlage steigern will. Die Energiebilanz stimmt jedenfalls, so das Ergebnis der Masterarbeit. Bei einem spezifischen Ertrag von 900 Kilowattstunden pro Kilowattpeak bringt ein Modul über ein Jahr so viel Ertrag, dass man mit dieser Energie theoretisch eine Schneesäule von 20 Metern schmelzen könnte.
Die Energiebilanz stimmt
Iver Frimannslund rechnet in der Masterarbeit sogar vor, dass man bereits in einer sonnigen Märzwoche mit den Modulen mehr Energie gewinnen kann, als zum Schmelzen einer Schneelast von 37 Kilogramm pro Quadratmeter benötigt wird, bei trockenem Neuschnee entspräche das 37 Zentimeter Höhe, bei feuchtem Altschnee 5 bis 7 Zentimeter.
Damit man das System anwenden darf, ohne die Modulgarantie zu verlieren, benötigt man die Zulassung durch den Modulhersteller. „Wir haben im Laufe der Jahre mit einigen der größten Modulhersteller zusammen gearbeitet“, sagt Strömberg. „Wir haben unter anderem Zertifikate von Longi, REC, Ja Solar, IBC.“
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Interessant wäre noch der Vergleich mit mechanischen Systemen, die es ja auch gibt.