Dachausrichtung und Neigungswinkel: Darauf sollten Sie für die optimale Ausrichtung Ihrer Photovoltaikanlage achten
Vor dem Kauf einer Photovoltaikanlage sind einige wichtige Aspekte zu beachten. Zentral ist dabei die Dachausrichtung und der Neigungswinkel der Anlage, denn diese Faktoren beeinflussen maßgeblich die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage. Aber auch größere Abweichungen von der Idealrichtung sind in der Regel nicht mit nennenswerten Ertragseinbußen verbunden. In diesem Ratgeber erfahren Sie, worauf Sie für eine optimale Photovoltaikausrichtung achten müssen und wie Sie Ihre individuellen Umstände am besten nutzen.
Die optimale Ausrichtung von Photovoltaik auf einen Blick
Anfangs möchten wir Ihnen gleich die wichtigsten Erkenntnisse aus diesem Ratgeber mit auf den Weg geben. Falls Ihr Interesse über eine schnelle Antwort hinausgeht, lohnt es sich, den ganzen Artikel zu lesen. Hier erfahren Sie alles darüber, was Sie für die Positionierung Ihrer PV-Anlage wissen müssen – von der idealen Ausrichtung und dem effizientesten Neigungswinkeln bis hin zu besonderen Tipps direkt von den Experten.
- Die ideale Ausrichtung von PV-Anlagen ist Richtung Süden.
- Ertragsverlust unter 5 % bei einer Ausrichtung nach Südwest oder Südost.
- Ertragsverlust von etwa 20 % bei einer Ost-West-Ausrichtung.
- Der optimale Neigungswinkel in Deutschland liegt bei 30 – 35 Grad.
- Die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage wird unter anderem durch den Azimut- und Neigungswinkel bestimmt.
- Der Schattenwurf spielt eine wichtigere Rolle als von vielen angenommen.
- Nachführungssysteme verfolgen die Sonne, um die Sonneneinstrahlung und Energieproduktion zu maximieren.
- Sogenannte Solarkataster bewerten Gebäude- oder Dachflächen hinsichtlich ihrer Ausrichtung und Neigung für die Eignung zur Nutzung von Solarthermie oder Photovoltaik.
Dachausrichtung: Die ideale Himmelsrichtung für Photovoltaikanlagen
Die Dachausrichtung ist eine der wichtigsten baulichen Anforderungen für die Installation einer PV-Anlage an einem Haus. Photovoltaik erzielt den höchsten Ertrag, wenn das Sonnenlicht möglichst viele Stunden senkrecht (im rechten Winkel) auf die Solarmodule trifft. Ihr Dach sollte also im besten Fall im 90-Grad-Winkel zur Sonne stehen und möglichst viel Sonnenlicht abbekommen. Die Module sollten daher idealerweise nach Süden ausgerichtet sein.
Eine Neigung von etwa 30 – 35 Grad und die Ausrichtung nach Süden ist für PV-Anlagen in Deutschland ideal.
Kleinere Abweichungen Richtung Osten oder Westen sind dabei unerheblich. Wie in der folgenden Abbildung zu sehen ist, wird es immer dann kritisch, wenn die Module zu flach ausgerichtet werden. Hier könnten beispielsweise Aufständerungen Abhilfe schaffen.
Was ist der Azimutwinkel?
Der Azimutwinkel gibt an, um wie viel Grad die Ausrichtung von Süden abweicht. Bei optimaler Südausrichtung beträgt der Azimutwinkel 0 Grad, bei vollständiger Ostausrichtung -90 Grad und bei vollständiger Westausrichtung 90 Grad. Eine Abweichung von dem Optimum bis zu 45 Grad hat erstaunlich geringe Auswirkungen auf den Energieertrag Ihrer PV-Anlage.
Denn auch Anlagen, die nach Südwesten oder Südosten ausgerichtet sind, können bis zu 95 % des maximal möglichen Ertrags erzielen. Dies ist auf das breite Einstrahlungsspektrum der Sonne zurückzuführen, das auch bei leichter Abweichung von der idealen Ausrichtung noch effizient genutzt werden kann. Bemerkenswerterweise liefern sogar Anlagen, die in einer Ost-West-Orientierung installiert sind – mit zwei Teilmodulen, die einen Azimutwinkel von jeweils 90 bzw. -90 Grad aufweisen – immer noch bis zu 80 % des Höchstertrags.
Lösungsvorschläge für eine suboptimale Dachausrichtung
Dächer verfügen üblicherweise über zwei entgegengesetzten Dachseiten. Die Ausrichtung nach Süden und Norden stellt meistens kein Problem dar. Aber was tun, wenn das Dach nach Osten und Westen ausgerichtet ist?
Auch diese Konstellation bietet Ihnen interessante Möglichkeiten zur Installation von Solarmodulen. So können beide Seiten für die Montage von Photovoltaik genutzt werden. Dadurch erhöht sich die Gesamtfläche der Module, was die weniger ideale Ausrichtung kompensieren kann. Ein weiterer Vorteil dieser Konfiguration ist die Verteilung der Stromproduktion über den Tag. Anstatt zu bestimmten Zeiten hohe Spitzen zu haben, ergibt sich eine gleichmäßigere Energiegewinnung über den Tag verteilt. Das ist besonders günstig für den Eigenverbrauch und führt zu einer effizienteren Nutzung der selbst erzeugten Energie.
Neigung der Photovoltaikanlage: Der optimale Neigungswinkel
Neben der Ausrichtung spielt auch die Neigung eine entscheidende Rolle für den Ertrag einer PV-Anlage. Wie Sie bereits wissen, erzeugen PV-Anlagen die höchsten Erträge, wenn sie im 90-Grad-Winkel zur Sonne stehen. Aufgrund der variierenden Position der Sonne im Laufe des Tages und des Jahres, bei gleichzeitig fest montierten PV-Anlagen auf Dächern, sollte ein Aufstellwinkel gewählt werden, der der idealen durchschnittlichen Dachneigung über das Jahr hinweg am besten entspricht. In Deutschland liegt dieser in etwa bei 30 – 35 Grad.
Es gilt jedoch auch auf die regionsspezifischen Sonnenbedingungen zu achten. Basierend auf der maximalen Sonnenhöhe ist in Süddeutschland eine Neigung von etwa 32 Grad und in Norddeutschland von etwa 37Grad ideal.
Schneelast und Selbstreinigung
Die erhöhte Schneelast, die im Winter auf flacheren Modulen liegen bleibt, sollte nicht unterschätzt werden, da sie die Struktur und Funktion der Solarmodule beeinträchtigen kann. In Gebieten mit hohem Schneeaufkommen sollten daher Solarmodule mit einem Neigungswinkel von mindestens 30 Grad installiert werden, damit der Schnee leichter abrutschen kann. Erfahren Sie mehr über Photovoltaik im Winter.
Bei flacheren Neigungswinkeln besteht zudem das Problem, dass sich Schmutz, Blätter, Pollen oder Vogelkot auf den Modulen ansammeln können, da die natürliche Selbstreinigung durch den Regen weniger effektiv ist. In solchen Fällen ist eine regelmäßige und professionelle Reinigung der Solarmodule unerlässlich.
Lösungsvorschläge für einen suboptimalen Neigungswinkel
Die meisten Schrägdächer eignen sich grundsätzlich für die Installation von Photovoltaikmodulen, auch wenn der Neigungswinkel flacher oder steiler als ideal ist. Bei einer optimalen Südausrichtung sind die Ertragseinbußen in der Regel überschaubar. Allerdings verstärkt die Abweichung von dieser Südausrichtung die Auswirkungen eines nicht optimalen Neigungswinkels.
Die Dachneigung ist geringer als ideal
Ähnlich wie bei Flachdächern fällt bei einer zu flachen Ausrichtung oft zu wenig direktes Sonnenlicht auf die Module ein. Eine Lösung hierfür kann die Installation einer Aufständerung sein. Mit einer Aufständerung werden die Module in einem optimalen Winkel geneigt und ausgerichtet und die Sonneneinstrahlung bestmöglich genutzt.
Die Dachneigung ist steiler als ideal
Solarmodule, die auf steilen Dächern oder Fassaden angebracht werden, arbeiten in den meisten Fällen nur wirtschaftlich, wenn sie nach Süden ausgerichtet sind. Sollte Ihr Dach zu steil und nicht in Richtung Süden ausgerichtet sein, könnten sogenannte „Dünnschichtmodule“ Abhilfe leisten.
Dünnschichtmodule sind eine spezielle Art von Solarmodulen, die sich durch einige charakteristische Eigenschaften von herkömmlichen Solarzellen unterscheiden. Sie bestehen aus extrem dünnen Schichten von Halbleitermaterialien wie Silizium, Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, die auf ein Trägermaterial aufgedampft oder aufgesprüht werden. Diese Schichten sind nur wenige Mikrometer dick. Obwohl sie einen geringeren Wirkungsgrad aufweisen, sind sie aufgrund ihrer Robustheit ideal für schwierige Standortverhältnisse.
Photovoltaik Ausrichtung und Neigungswinkel Tabelle
Die folgende Tabelle zeigt Ihnen, mit welcher Positionierung Ihre Photovoltaikanlage am effektivsten arbeitet und mit welchen Einbußen Sie rechnen müssen.
Wie Sie bereits wissen, ist ein Neigungswinkel von 30 -35 Grad und die Ausrichtung nach Süden ideal. Es spielt keine Rolle, ob die Abweichung nach Osten oder Westen ist, das Ergebnis bleibt dasselbe.
Diese Tabelle sollte jedoch nicht als absolute Wahrheit angesehen werden. So nützt auch die perfekte Ausrichtung nichts, wenn das Modul überwiegend im Schatten steht.
Wie kann man den Azimut- und Neigungswinkel prüfen?
Die Dachausrichtung und Dachneigung bzw. der Azimut- und Neigungswinkel sind essenziell für die Wirtschaftlichkeit Ihrer PV-Anlage. Aber wie werden die beiden Größen überhaupt bestimmt?
Ermittlung des Azimutwinkels
Für die Ermittlung der Himmelsrichtung einer Dachfläche gibt es einige Möglichkeiten. Wir haben Ihnen die einfachsten zusammengefasst:
- Ein traditioneller Kompass, der die Richtung des Erdmagnetfelds anzeigt, ermöglicht eine grundlegende, aber nicht sehr präzise Abschätzung der Himmelsrichtung.
- Für einen bestmöglichen Satellitenempfang sollte eine Satellitenschüssel südwärts ausgerichtet sein, und mit Kenntnis des genauen Längengrads lässt sich die Ausrichtung eines Daches berechnen.
- Eine weitere Methode ist die Verwendung von Google Earth, das bei Eingabe einer Adresse eine genordete Luftbildansicht jedes Hauses bietet, womit sich die Dachausrichtung schnell erkennen lässt.
- Die genaueste Bestimmung der Himmelsrichtung liefert jedoch der Bauplan eines Hauses, auf dem normalerweise eine Windrose oder ein Nordpfeil zu finden sind. Mit einem Geodreieck lässt sich dann die exakte Ausrichtung leicht bestimmen.
Berechnung des Neigungswinkels
Die Berechnung des Neigungswinkels ist oftmals sehr kompliziert. Sie benötigen nicht nur Werkzeuge wie einen Entfernungsmesser, eine Wasserwaage oder einen Winkelmesser, sondern müssen außerdem den Satz des Pythagoras anwenden. Zudem können falsche Messungen oder Berechnungen zu irreführenden Ergebnissen führen. Falls Sie den Neigungswinkel Ihres Daches genau ermitteln möchten, nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf. Dann sehen wir uns Ihren individuellen Fall gemeinsam an.
Achtung: Vermeiden Sie die Verschattung Ihrer PV-Anlage
Obwohl Abweichungen von der idealen Ausrichtung einer Photovoltaikanlage normalerweise nur zu einem Energieverlust von 5 bis 20 % führen, kann eine dauerhafte Verschattung den Energieertrag erheblich verschlechtern. Die Verschattung der Solarmodule spielt also in den meisten Fällen eine wichtige Rolle als die richtige Ausrichtung oder Neigung. Dabei kann dieses Thema ziemlich tückisch sein; Bäume können wachsen, benachbarte Gebäude können erweitert oder eingerissen werden und im Winter steht die Sonne tiefer als im Sommer.
Hierbei ist es essenziell, dass Sie vorausschauend und zukunftsorientiert denken. Im Folgenden haben wir Ihnen einige Punkte zusammengefasst, auf diese Sie achten sollten:
- Ausrichtung und Neigung: Richten Sie die Module möglichst nach Süden aus und wählen Sie einen Neigungswinkel, der nicht nur die Sonneneinstrahlung maximiert, sondern auch das Risiko von Verschattung reduziert.
- Standortwahl: Platzieren Sie die PV-Anlage an einem Ort, der möglichst frei von potenziellen Schattenquellen wie Bäumen, Gebäuden oder anderen Strukturen ist.
- Einbeziehung des Wachstums von Bäumen: Beachten Sie, dass Bäume wachsen und in Zukunft Schatten werfen können. Planen Sie daher mit einem ausreichenden Abstand zu diesen potenziellen Schattenquellen.
- Regelmäßige Überprüfung der Fläche: Überprüfen Sie Ihre Anlage regelmäßig, um neue Schattenquellen rechtzeitig zu erkennen und Maßnahmen ergreifen zu können.
- Niedrigerer Sonnenstand im Winter: Im Winter steht die Sonne tiefer, sodass mehr Schattenwurf entsteht.
Der Schattenwurf kann daher dazu führen, dass Solarmodule nicht nach Süden ausgerichtet werden sollten. Ist Ihre Fläche beispielsweise mittags verschattet, könnte es vorteilhaft sein, Ihre Anlage nach Westen auszurichten, um die Sonnenstrahlen am Nachmittag und Abend zu nutzen.
Was sind Nachführungssysteme?
Nachführsysteme für Photovoltaikanlagen sind Mechanismen, die es den Solarpanels ermöglichen, der Sonne zu folgen, um so die Sonneneinstrahlung und die Energieproduktion zu maximieren. Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Nachführungssystemen: einachsige und zweiachsige Systeme.
Einachsige Nachführungssysteme bewegen die Panels entlang einer Achse, in der Regel von Ost nach West (also vertikal), und folgen so dem täglichen Lauf der Sonne. Solche Systeme sind besonders nützlich in Großprojekten und können die Energieproduktion um etwa 25 % bis 35 % steigern.
Zweiachsige Nachführungssysteme ermöglichen hingegen eine Bewegung sowohl von Ost nach West als auch von Nord nach Süd (also auch horizontal), um saisonale Unterschiede in der Sonnenhöhe zu berücksichtigen. Sie sind eher bei Wohn- und kleinen kommerziellen Solarprojekten mit begrenztem Platz verbreitet und können die Energieproduktion um etwa 40 % erhöhen.
Obwohl Nachführungssysteme einige Vorteile bieten, haben sie auch Nachteile. Sie sind in der Regel teurer in der Anschaffung und Wartung als feststehende Solaranlagen. Insbesondere bei aktiven Trackern, die mechanische Teile enthalten, die anfälliger für Defekte sind, können sie bei größeren und komplexeren Installationen zu zusätzlichen Herausforderungen führen.
Sie können dennoch in Situationen, in denen der verfügbare Platz begrenzt ist oder in großangelegten Versorgungs- oder kommerziellen Installationen nützlich sein.
Exkurs: Optimale Dachneigung für Photovoltaik in Bremen und Umgebung
Die optimalen Voraussetzungen für eine PV-Anlage variieren je nach Standort. Neben der südlichen Ausrichtungen und der Vermeidung von Schatten, sollten Hausbesitzer im Norden Deutschlands besonders auf den Neigungswinkel der PV-Anlage achten. Die sogenannte Globalstrahlung, also die gesamte Sonnenenergie, die von der Sonne und dem Himmel auf eine Fläche auf die Erde gelangt, beträgt in Süddeutschland 1200 kWh/qm und in Norddeutschland lediglich 950 kWh/qm. Dies hat zur Folge, dass die Sonneneinstrahlung im Süden Deutschlands höher als im Norden ist, wodurch die Effizienz von Solaranlagen in diesen Regionen geringer ist.
Der Bund Landesverband Bremen empfiehlt eine Südwest- bis Südost-Ausrichtung und eine Dachneigung zwischen 25° und 50° ohne Verschattung. Falls Ihnen dieser Wert zu grob ist, können wir gerne in einem gemeinsamen Gespräch, die optimale Neigung Ihrer PV-Anlage ermitteln.
Solarkaster Bremen: Eine Karte für die richtige Ausrichtungen Ihrer Photovoltaikanlage
Ein Solarkataster (auch bekannt als Solaratlas), ist eine auf Karten oder Luftbildern basierende Darstellung, die das Potenzial für die Nutzung von Sonnenenergie für bestimmte Flächen zeigt. Es bewertet Gebäude- oder Dachflächen hinsichtlich ihrer Ausrichtung und Neigung für die Eignung zur Nutzung von Solarthermie oder Photovoltaik.
Sie sind in der Regel online verfügbar und werden von Kommunen, Energieunternehmen oder Bundesländern bereitgestellt. In Bremen wird ein solcher Solarkataster von der Senatorin für Bau, Mobilität und Stadtentwicklung bereitgestellt.
Fazit: Nicht nur die Ausrichtung und Neigung ist entscheidend für den Ertrag Ihrer Photovoltaik
Für eine leistungsfähige Photovoltaikanlage sind neben der Ausrichtung und Neigung einige weitere Faktoren zu berücksichtigen. Geringfügige Abweichungen von der idealen Südausrichtung führen meist nur zu marginalen Einbußen beim Energieertrag. Wohingegen eine Verschattungen der Module zu massiven Ertragseinbußen führen können.
Eine vorausschauende und vor allem langfristige Betrachtungsweise ist für den Erfolg einer Photovoltaikanlage entscheidend. Letztendlich zeigt sich, dass auch unter weniger als idealen Bedingungen eine effiziente und wirtschaftliche Nutzung von Solarenergie möglich ist.
