Det er avhengig av hvilke solcellepanel, design av hele solcellesystemet og innfestingen/ballasteringen inn mot tak. Vi tar her først en liten gjennomgang på hva som gikk galt med solcellepanelene under, før vi lengre ned går igjennom mer i detalj hva en kan gjøre med hensyn på design av solcelleanlegget og valg av solcellepaneler.
Bildet over kommer fra et av våre solcellesystem i Nord-Norge. Dette er et av svært få solcellesystem i Norge som har fått kjenne på noe som kan nærme seg dimensjonerende snømengder. Vi er litt spent på hvordan det det vil gå med en kraftig snøvinter sør i Norge. På dette systemet er det brukt utelukkende kvalitetskomponenter. Så hva gikk galt?
Monteringssystemet som holder solcellemodulene har fått nesten fordoblet styrke i forhold til hva som ellers monteres i verden ved at vi har lagt til en ekstra skinne midt under solcellemodulene. Dette dobler nesten antall skinner som brukes i solcellesystemet og dermed nesten dobler belastningskapasiteten til monteringssystemet. Her ser vi at monteringssystemet er upåvirket.
Solcellemodulene som er brukt er fra kvalitetsprodusent med 25 års produktgaranti. (Det må ikke forveksles med produksjonsgaranti som kun gjelder om produktet fungerer. "Standard" solcellemoduler har 10-15 års produktgaranti.) Solcellemodulen er ekstra godt understøttet fra monteringssystemet med 6 stk punkter som støtter hver solcellemodul, mot det mer normale 4 punkter. Rammen på denne solcellemodulen er bredere og sterkere utformet enn de fleste andre solcellemoduler. På bildet over ser vi at rammen er helt intakt uten deformasjon. Sterkere ramme enn mer standard solcellemoduler kan vi takke for det.
Glasset er 3,2 mm herdet glass, og tåler mer enn glasset på mange andre typer solcellemoduler som ikke har herdet glass. At glasset er herdet ser vi ved at hele glasset er fullstendig granulert.
Det er ikke tvil om at høy snøbelastning var en betydelig medvirkende faktor på hvorfor flere av solcellemodulene på dette systemet knuste, men det var antagelig ikke utløsende årsak. Ved nærmere undersøkelser viste det seg at type toppisolasjon, isolasjonsdesign og den fagmessige installasjon av isolasjonen som høyst sannsynlig var utløsende årsak til flere solcellepaneler ble ødelagt. Grunnen er at ved så høye snølaster som vi har her så må solcellemoduler ha en helt jevn understøtting av solcellemodulen. Skulle f.eks. et hjørne av solcellemodulen ikke ha god nok understøtting faller evnen til å tåle høye snølaster drastisk. Dette var tilfellet på dette bygget. Vi stiller på bakgrunn av dette nå svært klare krav til type takisolasjon, isolasjonsdesign og/eller hvilke områder på taket hvor det installeres solcellesystem.
Glassforsterkning av solcellemoduler
Løsningen på dette systemet var at vi forsterket glasset på alle solcellemodulene. (Dette må ikke forveksles med ekstra støtte på rammen på solcellemodulen.) Forsterkning av glasset på solcellemodulene gjør vi nå også på alle solcellemoduler som monteres i områder og på bygg der beregninger viser at vi nærmer oss grensene for hva solcellemodulene tåler. Dette kommer i tillegg til god prosjektering opp mot spesielt takisolasjonen. Solcellesystemet avbildet over har stått igjennom enda en solid snøvinter uten skader. Løsningen vi har for glassforsterkning er en del av solcellesystemene som vi leverer.
Hvorfor ikke gassforsterkning eller andre tiltak før flere solcellemoduler ble ødelagt?
Vi må kontinuerlig balansere på en vanskelig knivegg mellom kvalitet og pris. Jo færre forsterkningstiltak, lavere kvalitet og dårligere egenskaper på solcellepanelene, jo billigere. Når vi i all hovedsak blir vurdert på pris og antall Wp, så må det kuttes og sikkerhetsmarginene blir mindre. For hva koster et sort solcellepanel på 370 Wp? Eller omformulert; Hva koster en sort bil med 370 HK?
Så, hvor mange kg snø tåler solcellemodulen?
Det er faktisk ikke så rett frem som det gjerne skulle vært. Grunnen er i stor grad at solcellemoduler er laget for et verdensmarked der snø på solcellemoduler ikke er så relevant.
En av de indikatorene vi kan bruke for hvor mye snø solcellemodulen tåler er det som oppgis som trykklast i databladet på solcellemodulen. Dette er en standardisert test ihht IEC 61215-2:2016. Testen utføres ved at solcellemodulen ligger horisontalt og får et jevnt trykk på seg. Skader på modulen, også på cellene, må være innenfor gitte testgrenser. Dette er under laboratorieforhold og er relativt urealistisk. Derfor må denne grensen nå oppgis i datablad som testlast. Designlast må nå også opp gis i databladet (om databladet følger EN 50380:2017). Designlast er med 50 % margin til testlast. Det vil si at om vi har en solcellemodul med en relativt normal testlast på trykklast på 5400 Pa, så er maksimal designlast på 3600 Pa.
Litt matematisk underlag: 3600 x 1,5 = 5400. 3600 Pa = 3,6 kPa = 3,6 kN/m2 som er ca 360 kg/m2.
Det meste av solcellemoduler som selges i Norge i dag er altså designet til å tåle en vertikal belastning på rundt 3,6 kN/m2. Til sammenligning så er dimensjonerende snølast i Oslo på 200 m.o.h. på 4,5 kN/m2.
Dimensjonerende snølast gjelder for bakkenivå. Denne endres ved bl.a høyden på huset, formen på taket, plassering av huset (bakketopp vs dal), ruheten på terrenget, mm. F.eks vil snølasten på flatt tak på et større bygg kunne reduseres med en faktor på 0,8, mens om det har et teknisk rom på taket vil områdene rundt dette samle opp snø i fonner og dette kan igjen øke snølasten med en faktor på 2. Så har du en dimensjonerende snølast på bakkenivå på 3,5 kN/m2, så kan dimensjonerende snølast på taket være opp mot 6 kN/m2.
For å gjøre dette ytterligere komplisert så gjelder disse mekaniske belastningsgrensene som er oppgitt på databladet kun under svært spesifikke forutsetninger som produsenten utdyper i monteringsanvisningen. På bildet her vises noen monteringsmuligheter satt av én modulprodusent. Avhengig av montering så går belastningegrensen mellom 3,6 kN/m2 og 1,6 kN/m2. Husk at andre produsenter kan ha andre monteringsmuligheter som gir andre belastningsgrenser.
Vertikal snøbelastning vs. skrå snøbelastning
Men det er omtrent ingen solcellemoduler som er montert horisontalt, så hvor relevant er informasjonen i databladet om solcellemodulens evne til å tåle vertikal trykklast?
Det store spørsmålet er selvfølgelig om solcellemodulen tåler mer eller mindre snø når denne er skråstilt. Vår erfaring er at det kommer an på hvor stor vinklingen er. Om vinklingen er over en gitt grense så blir for lite av snøen liggende på solcellemodulen til at det er et problem da denne sklir av før belastningen på solcellemodulen blir for stor.
Om vinklingen ikke er stor nok kan en få et kjempeproblem. Da får vi ikke bare trykkrefter på glasset, men også sideveis krefter på rammen. Konsekvensen er i mange tilfeller at det skal relativt lite snømengder til før snøen drar rammen av glasset. Dermed forsvinner all understøtte til glasset, det trykkes ned og knuser. Bildene her illustrerer dette godt. Det er flere tiltak en kan gjøre for å unngå dette. Bl.a. med å passe på at produsent av solcellemodulen limer og ikke teiper rammen til glasset.
Under er fra en uheldig eier av et solcelleanlegg i Davos, Sveits. Her er solcelleanlegget designet feil og/eller med dårlig valg av solcellemoduler. Det har resultert i at nesten alle de nederste solcellemodulene har fått rammen revet av og flere solcellemoduler er knust.
Heldigvis er det nå noen få produsenter av solcellemoduler som sertifiserer sine solcellemoduler ihht. IEC 62938:2020 (Non-uniform snow load testing). Ved å velge solcellemoduler som er testet og sertifisert ihht. denne standarden er det mye mindre risiko for å oppleve at rammen blir revet av og solcellemodulen bli knust. For de som er spesielt interessert så er denne artikkelen fra EU PVSEC rundt dette god lesning.
I tillegg til det som er nevnt over kommer vurderinger rundt type monteringssystem/festeklemmer, evt rammeløse solcellemoduler, smelte snø med solcellemodulene, vertikalt vs horisontal montering, mm. Vindlast er et eget kapittel.
Hvor mye snø et solcellepanel tåler har altså ikke noe enkelt svar. Ja, det er noen utfordringer og fallgruver. Men koordineres det godt opp mot taket, designes riktig, velges kvalitetskomponenter og installeres skikkelig, så tåler solcellepanelet stort sett alt av snømengder! Vi designer solcellesystem, velger komponenter og modifiserer solcellemoduler til å kunne tåle opp mot 10 kN/m2 i alle helningsvinkler på prosjekter der det trengs.
Vårt viktigste budskap her: Etterspør mekanisk kvalitet. Det hjelper deg, din installatør og hele solenergibransjen nå når vi skal installere mye solkraft i Norge fremover!
Flott artikkel - takk. For det private markedet - Hvordan finner man en leverandør som tilbyr slike forsterkede solpanel for "hyttetak"?