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Vielfach legt sich bereits der Nachtfrost auf die Solaranlagen, bis zu länger anhaltenden Schneefällen ist es nicht mehr weit. Anlagenbesitzer sollten sich jedoch weniger um die kurzfristigen Ertragseinbrüche durch Schneebedeckung sorgen, sondern vielmehr um mögliche Folgeschäden, Denn Schneelasten sind eine Gefahr für den Solarertrag. Schneelasten und Kälte können leicht Module, Halterung, Elektronik oder Verkabelung beschädigen – die Folge sind häufig unbemerkte Ertragsausfälle in den Sommermonaten. Monitoring und Vergleich mit historischen Daten spielen hier eine Schlüsselrolle.

Schneelasten als langfristige Gefahr für Solarertrag

Der erste Schein trügt: Nicht die verschneiten Solarmodule sind es, die den Stromertrag signifikant beeinflussen, sondern die häufig unentdeckten Folgeschäden. Obwohl sich Photovoltaik grundsätzlich auch zur Winterzeit lohnt, produzieren die Anlagen das Gros des Stroms doch von Frühling bis Herbst; neben der Sonnenscheindauer ist der flachere Einstrahlwinkel im Winter hierfür hauptverantwortlich. Verschneite Anlagen sind daher weniger ein Hemmnis – vor allem bei Montagewinkeln größer als 30 Grad rutscht der Schnee schnell wieder ab.

Als problematisch können sich jedoch die Lasten erweisen, die durch die Schneedecke auftreten: Gerade bei nassem Schnee liegen schnell 80 Kilogramm und mehr pro Quadratmeter an, in Bergregionen kann dieser Wert leicht doppelt so hoch sein. Friert der Schnee fest, können Module auf Dauer beschädigt werden. Relativ schnell kann es außerdem passieren, dass Halterungen und damit auch die Verkabelung in Mitleidenschaft gezogen werden. Prekär: Da Module meist per Reihenschaltung in Strings miteinander verbunden sind, reicht bereits eine Schadstelle, um die Leistung eines ganzen Strings dauerhaft negativ zu beeinträchtigen. Räumversuche bergen jedoch die Gefahr zusätzlicher Schäden sowie Unfälle und sollten daher unterlassen werden.

„Photovoltaikkraftwerke sind von kalter Witterung durchaus betroffen, häufig langfristig. Wir empfehlen, die Anlagen nach Möglichkeit im Frühjahr einer erweiterten Sichtprüfung zu unterziehen. Zumindest teilweise können so Defekte erkannt oder vermieden werden, etwa bei sich lösenden Steckverbindungen oder brüchigen Kabeln“, erklärt Günter Seel, Vorstand der smartblue AG. „Grundsätzlich bieten jedoch nur moderne Monitoring-Lösungen die nötige Gewissheit und Sicherheit, dass eine Solaranlage in den auf den Winter folgenden Monaten den optimalen Ertrag liefert. Ohne Überwachung besteht die Gefahr, dass Anlagen dauerhaft unerkannt unter Plan laufen. Die Folge sind beträchtliche Auswirkungen auf Rendite oder den produzierten Strom.“

Monitoring und Dokumentation helfen bei Versicherungs- und Garantiefragen

Entsprechende Überwachungslösungen sollten neben einem Benchmarking auch Langzeitdaten berücksichtigen. Besonders wichtig für die kalte Jahreszeit ist eine detaillierte Analyse der Daten – gerade bei Schneefall liefern viele Monitoring-Lösungen Fehlermeldungen; Wartungstechniker werden in der Folge unnötig zu Anlagen geschickt. Eine intelligente Datenanalyse hingegen erkennt, wenn Schnee liegt, etwa indem sie die Daten von Wettersatelliten berücksichtigt. Auf diese Weise können Anlagenbetreiber im Frühjahr zuverlässig erkennen, ob die Leistungswerte noch stimmen.

Auch Anlagenbesitzer, die über ein Photovoltaik-Monitoring verfügen, müssen einige Aspekte beachten. Insbesondere gilt, Fehlermeldungen zu dokumentieren. Auch sollten die festgestellten Schäden nach Möglichkeit festgehalten werden. Wenn etwa Schneelasten einen Defekt verursacht haben, können Fotos bei der späteren Regulierung des Schadens durch eine Versicherung hilfreich sein. Auch Schäden an Modulen sollten wenn möglich als Bild festgehalten werden. Gemeinsam mit der Datenauswertung einer Überwachungslösung für die Solaranlage können sich Defekte so einfach zuordnen lassen, so dass Hersteller den nötigen Nachweis für Garantieleistungen vorliegen haben.

Jede achte Solaranlage in Deutschland, das heißt zwölf Prozent, arbeitet deutlich unterhalb des Optimums, das für einen profitablen Betrieb notwendig wäre. Damit erbringen viele Solaranlagen zu wenig Leistung. Die betroffenen Anlagen erreichen teilweise weniger als die Hälfte des Stromertrages, den sie einbringen könnten. Mittelgroße Anlagen zwischen 10 bis 100kW schneiden dabei besser ab als Klein- und Großanlagen, bei denen 15 Prozent beziehungsweise 16 Prozent unterhalb des Wertes von 750kWh/kWp liegen. Diese Zahlen sind das Ergebnis einer Auswertung im Auftrag der smartblue AG. Insgesamt hat die Analyse die Daten von über 600.000 Anlagen aus ganz Deutschland berücksichtigt, die von der Deutschen Gesellschaft für Solarenergie (DGS) auf energymap.info stammen.

Im Schnitt laufen zwölf Prozent aller PV-Anlagen unterhalb 750 kWh/kWp. Bei den kleineren Anlagen mit weniger als zehn Kilowatt Leistung sind es sogar 15 Prozent. Die höchste Rate an Anlagen mit Minderleistung verzeichnen Anlagen zwischen 250 Kilowatt und einem Megawatt Leistung. Mehr als 16 Prozent produzieren dabei deutlich weniger Strom, als selbst unter ungünstigen Verhältnissen zu erreichen wäre. Zum Vergleich: In Südbayern lassen sich etwa 1.200 kWh/kWp erreichen, in Norddeutschland sind noch 800 bis 900 kWh/kWp möglich.

Für die Minderleistungen sind unterschiedliche Faktoren verantwortlich. „Sowohl Defekte der Verkabelung als auch der Module tragen zur Minderleistung von Solaranlagen bei. Modulfehler werden hierbei häufig gar nicht oder erst viel später entdeckt “, erläutert Tomi Engel, Mitglied der DGS, das Ergebnis. „Ähnlich verhält es sich bei Verschattungen – schon Stromleitungen können die Leistung einzelner Strings dabei spürbar senken. Bleiben schleichend zunehmende Ertragsminderungen wie wachsende Bäume oder Büsche unerkannt, können Solaranlagen damit schnell unrentabel werden.“

Anlagenüberwachung hilft nur bei entsprechender Auswertung der Daten

Der Einsatz von Monitoring-Lösungen für Photovoltaik-Anlagen kann hier Abhilfe schaffen. Die Überwachungsanlagen messen die Daten der Solarkraftwerke und verständigen bei möglichen Defekten die Besitzer. Wichtig ist hierbei allerdings, dass eine entsprechende Auswertung der Daten erfolgt. Sonst müssen sich die Anlagenbesitzer selber Ihre Schlüsse aus den Daten ziehen, und das ist oft schlicht nicht möglich. Von Vorteil ist eine möglichst detaillierte Überwachung der Anlage, im Idealfall bis auf das einzelne Modul genau – samt entsprechend tiefgreifender Auswertung der so ermittelten Daten.

„Produziert ein Solarkraftwerk weniger Strom als prognostiziert, kann dies auch an einem schlechten Monat liegen – oder an einem Defekt der Anlage. Die perfekte Überwachung erkennt den Grund dafür und kann unterscheiden, ob schlechtes Wetter, Defekte, altersbedingte Degradationen oder Verschattungen die Ursache für die Ertragsminderung sind“, erklärt Dr. Philipp Geiger, Gründer und Vorstand der smartblue AG. Das Unternehmen hat eine Überwachungslösung namens Smart Monitor entwickelt, die genau diese Analyse und Informationsaufbereitung automatisch durchführt. Der Web-basierte Service ist kompatibel zu einer Vielzahl von gängigen Überwachungsgeräten im Markt und umfasst einfaches Wechselrichter-Monitoring, die Überwachung von Strings bis zu einem detaillierten Monitoring einzelner Module.

Die Bedeutung solcher Überwachungslösungen und die Aussage der Analyse unterstreichen auch Experten aus Wissenschaft und Technik. „Fällt nur auf ein einziges Modul ein Schatten oder ist nur ein Modul – etwa durch ein Hagelkorn – beschädigt, sinkt bereits die Leistung des ganzen Strings signifikant. Die ermittelten Werte erscheinen mir daher leider durchaus realistisch“, sagt Prof. Dr.-Ing. Wilfried Zörner, Wissenschaftlicher Leiter des Kompetenzfeldes Erneuerbare Energien der Hochschule Ingolstadt. „Wer Photovoltaik-Anlagen nicht sinnvoll überwacht, führt die bereits getätigten Fördermaßnahmen durch das EEG ad absurdum und gefährdet letztlich den Beitrag der Photovoltaik zur Energiewende.“

Basis für die Analyse waren die Daten von den mehr als 600.000 Anlagen, die vor dem 1.1.2010 in Betrieb gingen. Berücksichtigt sind somit Kraftwerke aller Größenklassen, das bedeutet konkret von unter zehn Kilowatt bis über ein Megawatt. Die Ausgangsdaten sind für jedermann öffentlich zugänglich über www.energymap.info.