Glossar: Windlast

Wie aus Wind eine Kraft wird

Bewegte Luft erzeugt auf einer Fläche einen Staudruck. Er berechnet sich nach der Formel q = ρ/2 · v². Dabei ist ρ die Luftdichte, mit rund 1,25 Kilogramm je Kubikmeter als gängigem Standardwert, und v die Windgeschwindigkeit. Weil v quadriert wird, vervierfacht sich der Druck bei doppelter Geschwindigkeit. Schon der Sprung von 100 auf 140 Kilometer pro Stunde lässt die Kraft auf fast das Doppelte steigen.

Die vier Windzonen in Deutschland

Für die Bemessung teilt die Norm Deutschland in vier Windzonen ein. Eine Windzone ist laut Wikipedia ein geografischer Bereich, in dem die höchsten anzunehmenden Windgeschwindigkeiten einen bestimmten Wert in der Regel nicht überschreiten. Die Werte gelten als zehnminütiges Mittel in 10 Meter Höhe über freiem Gelände, mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit von 0,02 je Jahr.

Der Staudruck in Zone 4 liegt damit um 75 Prozent über dem in Zone 1. Die Umrechnung in km/h stammt von uns. Welcher Zone dein Wohnort zugeordnet ist, erfährst du bei deiner Gemeinde, so schreibt es photovoltaik.info.

Druck und Sog

Auf der Windseite eines Moduls entsteht Druck. Auf der abgewandten Seite saugt der Wind. Wikipedia nennt für die Druckseite Beiwerte meist zwischen +0,6 und +0,8. Beim Sog gibt es keine physikalische Obergrenze: Nahe der Dachränder können die Beiwerte −2,0 oder weniger erreichen. Die Quelle hält fest, dass vor allem die Sogkräfte für Windschäden an Bauwerken verantwortlich sind. Das ist der Grund, warum Halterungen nicht nur das Gewicht des Moduls tragen, sondern gegen Abheben gesichert sein müssen.

Photovoltaik.info rechnet ein Beispiel vor: Auf ein Modul von rund 1,8 Quadratmetern und 20 bis 25 Kilogramm können bei einer Böe mit 100 km/h über 500 Newton wirken. Das entspricht etwa einem Zug von 50 Kilogramm an der Halterung, deutlich mehr als das Gewicht des Moduls.

Was das für deine Halterung bedeutet

• Zone und Freigabe klären: Die Halterung soll für deine Windzone ausgelegt sein. Frage den Hersteller, bis zu welcher Zone und Höhe er sie freigibt.
• Prüfzeichen lesen: Photovoltaik.info nennt als Qualitätsmerkmale ein TÜV-Siegel oder eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des DIBt.
• Lage am Gebäude beachten: Ecken, Kanten und höher gelegene Stellen sind stärker belastet als geschützte Flächen. Auch Schnee ist ein eigener Lastfall, den die Herstellerangaben nennen sollten.
• Regelmäßig prüfen: Schraubverbindungen sollten laut photovoltaik.info mindestens zweimal jährlich auf festen Sitz kontrolliert werden, im Frühling und vor den Herbststürmen.
• Nicht bei Sturm montieren: Ein loses Modul im Wind ist eine Gefahr für dich und für Menschen darunter. Sichere dich bei Arbeiten in der Höhe gegen Absturz.

Wie sich die Anforderungen je nach Montageort unterscheiden, zeigt unsere Seite zur Balkonkraftwerk-Halterung. Auf dem Flachdach spielt die Beschwerung die Hauptrolle, mehr dazu im Eintrag Flachdach-Ballast. Wie der Neigungswinkel die Angriffsfläche verändert, steht unter Aufständerung. Fällt ein Modul herunter, greift die Haftpflichtversicherung.

Häufige Fragen

Welche Windzone gilt bei mir?

Deutschland ist in vier Windzonen eingeteilt, von Zone 1 im Binnenland bis Zone 4 an der Küste. Die Zuordnung hängt vom Wohnort ab. Auskunft gibt laut photovoltaik.info die Gemeinde. Notiere die Zone und frage den Hersteller deiner Halterung, ob sie dafür freigegeben ist.

Warum ist Sog gefährlicher als Druck?

Druck presst das Modul an die Halterung, Sog zieht es davon weg. Die Beiwerte für Sog sind höher und können laut Wikipedia nahe Dachrändern −2,0 oder weniger erreichen, während Druck meist bei +0,6 bis +0,8 liegt. Deshalb versagen Halterungen häufiger durch Abheben als durch Eindrücken.

Reicht das Gewicht des Moduls, um es am Platz zu halten?

Nein. Ein Modul wiegt rund 20 bis 25 Kilogramm. Eine Böe mit 100 km/h kann laut photovoltaik.info an einem Modul von etwa 1,8 Quadratmetern mehr als 500 Newton erzeugen, das entspricht etwa 50 Kilogramm Zug. Ohne feste Verbindung oder Ballast hebt sich das Modul ab.