Welche Dachausrichtung eignet sich am besten für eine Solaranlage?

Ausrichtung der Photovoltaikanlage

Welche Dachausrichtung eignet sich am besten für eine Solaranlage?

Die optimale Ausrichtung der Photovoltaikanlage ist wesentlicher Faktor für die Wirtschaftlichkeit. Um den bestmöglichen Ertrag zu erzielen, sollte die Ausrichtung der PV-Anlage im Idealfall exakt nach Süden zeigen.

Die Praxis zeigt allerdings, dass auch größere Abweichungen von der idealen Ausrichtung unkritisch sind und den Ertrag nur geringfügig schmälern.

Auch Abweichungen vom idealen Neigungswinkel sind in weiten Grenzen möglich, weswegen aufwändige Korrekturmaßnahmen meist unnötig sind.

Dachausrichtung

Bei einer optimalen Photovoltaik Ausrichtung sind die Solarmodule nach Süden ausgerichtet. Nur bei dieser Dachausrichtung können die von den Herstellern genannten maximalen Erträge überhaupt erzielt werden.

Die reine Südausrichtung ist aber nur in den seltensten Fällen realisierbar. Schließlich werden die meisten Dächer nicht für die Installation einer Photovoltaikanlage errichtet.

Lediglich bei Flachdächern und Anlagen mit Nachführsystemen kann schon bei der Planung die optimale Ausrichtung nach Süden erzielt werden.

Dachausrichtung per Google Earth ermitteln

Ob das Dach alle Bedingungen erfüllt, kann leicht überprüft werden. Die Ausrichtung kann dem Bauplan entnommen werden oder über das folgende Tool, welches die Ausrichtung anhand der Daten von Google Earth ermittelt. Nur geringfügig mehr Aufwand erfordert die Ermittlung der Dachneigung.

Selbstverständlich sollte auch eine mögliche Verschattung des Dachs geprüft werden. Eine Verschattung der Photovoltaikanlage am frühen Morgen oder am späten Abend kommt hauptsächlich in städtischen Lagen öfter vor und ist relativ unkritisch.

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Auch ein schmaler Schatten eines Schornsteins oder eines Strommastes, der im Tagesverlauf über einen Modulstrang wandert, hat nur geringe Auswirkungen. Zu beachten ist allerdings, dass ein verschattetes Photovoltaik Modul die Leistung des gesamten Strangs limitiert, wenn die Solarmodule in Reihe geschaltet sind.

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Abhilfe schafft die Parallelschaltung der Module oder der Einsatz von Photovoltaik Modulen mit Bypass-Dioden, die bei einem Leistungseinbruch überbrückt werden.

Neigungswinkel

Der optimale Neigungswinkel ist im Gegensatz zur Dachausrichtung nicht überall gleich. Hier spielen unterschiedliche Faktoren eine Rolle. Den höchsten Ertrag erzielen Photovoltaik Module, wenn die Sonne im rechten Winkel auf die Solarmodule trifft.

Weil der Ertrag einer Photovoltaikanlage im Sommer am höchsten ist und die Sonne mittags am stärksten scheint, ist die Ausrichtung der Module optimal, wenn die Sonne im Sommer am Mittag senkrecht auf die Module scheint. Der optimale Neigungswinkel des Dachs hängt vom Breitengrad ab und liegt in Deutschland zwischen 30 und 36 Grad. In Norddeutschland steht die Sonne z.B.

insgesamt flacher am Himmel als in Süddeutschland, weshalb der optimale Neigungswinkel im Norden insgesamt steiler ausfällt als im Süden.

Flachdächer sind am Äquator optimal, da die Sonne dort mittags senkrechtsteht. Dieses Beispiel demonstriert die Probleme einer auf einen Aspekt reduzierten Betrachtung. Denn je flacher das Dach ist, desto schlechter funktioniert die Selbstreinigung der Photovoltaik Module.

Die zusätzlichen Verschmutzungen können sich erheblich stärker auswirken als eine um ein paar Grad zu steile Dachneigung. Ein weiterer Faktor ist die Abweichung der Dachausrichtung von der reinen Südausrichtung. Besteht eine größere Abweichung nach Westen oder Osten, sollte der Neigungswinkel eher flacher gewählt werden.

Bei der Planung der Photovoltaikanlage wird der Neigungswinkel so gewählt, dass über das ganze Jahr gesehen die besten Erträge erzielt werden können.

Ermittlung der Dachneigung

Durch den unterschiedlichen Sonnenstand kann der optimale Photovoltaik Ertrag selbst bei exakter Südausrichtung der Solarmodule im Prinzip ja nur einmal am Tag erzielt werden.

Allerdings sind die Verluste, die durch Abweichungen der Himmelsrichtung und der Neigung der Photovoltaik Module entstehen, geringer als gemeinhin angenommen.

So können selbst bei Abweichungen von der Südausrichtung bis zur reinen Ost- oder Westausrichtung noch Erträge von 80 bis 90 % erzielt werden, wenn der flachere Neigungswinkel entsprechend berücksichtigt wird.

Beispielswerte

Wie viel Prozent des Ertrags einer PV-Anlage mit optimaler Südausrichtung und optimaler Neigung (im Beispiel 35 Grad) können bei Abweichungen von den Idealwerten erzielt werden? Dazu ein paar typische Beispiele:

Bei exakter Südausrichtung und einer Dachneigung von 70 Grad können immer noch etwa 88 Prozent des Ertrags erwartet werden.

Bei exakter Ost- oder Westausrichtung sinkt der Ertrag bei gleichem Neigungswinkel auf rund 77 Prozent.

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Eine Dachneigung von nur zehn Grad erlaubt in diesem Fall jedoch einen überraschend hohen Ertrag von 86 Prozent. Der „optimale Neigungswinkel“ ist also nur bei genauer Südausrichtung optimal, bei anderen Ausrichtungen sind kleinere Neigungswinkel günstiger. Zum Schluss ein weiterer typischer Wert:

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Bei einer Abweichung von 60 Grad von der Südausrichtung und einem Neigungswinkel von 20 Grad beträgt der Ertrag immer noch 91 Prozent.

Alle Werte sind als Orientierungswerte zu verstehen, weil zum Beispiel eine andere Antireflexschicht zur geringfügigen Abweichungen führen kann.

Ertragsverluste minimieren

Der Ertrag eines Solarmoduls ist bei senkrechtem Lichteinfall optimal. Für die Ertragseinbußen bei Abweichungen von diesem Idealfall sind hauptsächlich zwei Effekte verantwortlich.

Zunächst ist die aus der Perspektive der Sonne sichtbare Fläche der Module kleiner, je weiter der Blickwinkel von der Senkrechten abweicht. Das ist der berühmte „spitze Winkel“, der beim Fußball bisweilen dazu führt, dass das Tor aus Sicht des Schützen schmaler als der Torhüter erscheint.

Hinzu kommt, dass bei flacherem Lichteinfall der an der Moduloberfläche reflektierte Anteil des Lichts größer wird. Diese Reflexionsverluste können allerdings mit Antireflexbeschichtungen deutlich reduziert werden. Antireflexschichten wirken sich bei jedem Einfallswinkel positiv aus.

Bei senkrechtem Lichteinfall betragen die Reflexionsverluste unbeschichteten Glases etwa zehn Prozent, eine Beschichtung kann sie auf weniger als fünf Prozent senken.

Eine deutliche Abweichung um 70 Grad vom senkrechten Lichteinfall führt bei unbeschichtetem Glas zu Reflexionsverlusten von etwa 25 Prozent. Mit einer Antireflexbeschichtung sinken die Verluste auf weniger als 15 Prozent. Der genaue Wert hängt selbstverständlich von der Beschichtung ab.

Verschattungen und Auslegung

Bei aller Diskussion um Neigungswinkel und Dachausrichtung ist wichtig zu wissen, dass Verschattungen deutlich größere Ertragseinbußen zur Folge haben können als suboptimale Faktoren bei der Ausrichtung und dem Neigungswinkel. Eine umfassende Wirtschaftlichkeitsberechnung unter Berücksichtigung aller Standortfaktoren ist daher für die Anlagenplanung unabdingbar.

Источник: https://www.photovoltaik.org/wirtschaftlichkeit/ausrichtung

Photovoltaikanlage Standortbedingungen

Welche Dachausrichtung eignet sich am besten für eine Solaranlage?
Installation einer PV-Anlage © Simon Kraus, stock.adobe.

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Ist eine mögliche Fläche gefunden, auf der die Photovoltaikanlage prinzipiell montiert beziehungsweise installiert werden könnte, muss abgeklärt werden, ob die Standortbedingungen vor Ort einen wirtschaftlichen Betrieb einer Photovoltaikanlage erlauben. Dazu müssen alle Standort-Faktoren, die den Ertrag und damit die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage beeinflussen, überprüft werden.

Globalstrahlung

Als Globalstrahlung wird die solare Strahlungsmenge bezeichnet, die auf einen Quadratmeter horizontale Empfangsfläche im Laufe eines Zeitraumes – meist eines Jahres – auftrifft. Die Globalstrahlung bildet eine wichtige Eingangsgröße für die Ertragsberechnung einer Photovoltaikanlage.

Globalstrahlung erklärt

Definition der Globalstrahlung

Die Globalstrahlung setzt sich aus einem Anteil direkter und diffuser Sonnenstrahlung zusammen. Die direkte Sonnenstrahlung ist die solare Strahlung, die aus der Richtung der Sonne auf direktem Weg auf die Erde auftritt.

Ein Teil der Sonnenstrahlung wird auf dem Weg durch die Atmosphäre gestreut (z.B. an Wolken) und erreicht nicht auf direktem Weg die Erdoberfläche. Diese diffuse Strahlung, auch Himmelsstrahlung genannt, kann bei bewölktem Himmel 100% der Globalstrahlung ausmachen.

Im Jahresdurchschnitt liegt der Anteil der diffusen an der Globalstrahlung in Deutschland bei rund 50 %.

Diffuse Strahlung erklärt

Einflussfaktoren auf die Globalstrahlung

Die Globalstrahlung ist keine Konstante, sondern abhängig von Standort, Tages- und Jahreszeit sowie vom Wetter. Sie hängt z.B. davon ab, wie hoch die Sonne steht, denn mit steigendem Sonnenstand wird der Weg durch die Atmosphäre kürzer und die Absorption und Streuung geringer.

Damit ist die Globalstrahlung prinzipiell in südlicheren Breiten höher und im Sommer größer als im Winter. Aber auch die jeweiligen Wetterbedingungen beeinflussen die Globalstrahlung.

So beträgt die Globalstrahlung bei starker Bewölkung nur einen Bruchteil der Werte bei strahlendem Sonnenschein.

Globalstrahlung Deutschland Jahressumme © Deutscher Wetterdienst

Durchschnittliche Globalstrahlung in Deutschland

Für die Planung einer Photovoltaikanlage sind die Jahressummen der Globalstrahlung eine zentrale Ausgangsgröße: Sie liegen in Deutschland durchschnittlich bei ca. 1.050 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m2*a).

Die Verteilung in Deutschland zeigt einen Nord-Süd-Anstieg mit regionalen Abweichungen. In Norddeutschland liegt die mittlere Globalstrahlung bei etwa 900-1.000 kWh/m2Jahr, in den strahlungsreichsten Regionen in Süddeutschland kann dieser Wert 1.200 kWh/m2 Jahr erreichen.

Der Unterschied zwischen Nord- und Süddeutschland beträgt also ca. 20 %.

Tipp: Es gibt übersichtliche Karten, die durchschnittliche Jahressummen der Globalstrahlung für Deutschland verdeutlichen, zum Beispiel auf der Website des Deutschen Wetterdienstes. Der DWD bietet mittlerweile auch kostenlose Strahlungsdaten für einen bestimmten Standort an. Ebenfalls kostenlos sind Ertragsprognosen durch das PVGIS.Wo steht die PV-Anlage in Deutschland?

Dachneigung

Neben dem vorhandenen Angebot an Sonnenstrahlung, durch das die mögliche Strommenge ja begrenzt wird, ist die Dachneigung ein weiterer Faktor, durch den der Ertrag der Photovoltaikanlage beeinflusst wird.

Der Neigungswinkel kann ggf. durch Aufständerungen optimiert werden

Optimale Erträge und Neigungswinkel

Die höchsten Erträge können in einer Solarzelle dann erzielt werden, wenn die Solarstrahlung in einem Winkel von 90 Grad, also senkrecht auf die Solarzelle trifft.

Da der Sonnenstand aber im Tages- und im Jahresverlauf nie konstant bleibt, ist diese optimale Einstrahlung bei fest montierten Solarmodulen nicht permanent gegeben. Durch einachsige bzw. zweiachsige Nachführung können die Erträge verbessert werden.

Aufgrund des hohen Anteils an diffuser Strahlung liegt der Ertragserhöhung bei maximal 30%.

Ausrichtung und Neigung der Photovoltaikanlage haben Einfluss auf den ErtragTipp: Es gibt Nachführungssysteme für Solarmodule, bei denen der Generator ein- oder zweiachsig dem Sonnenstand nachgeführt wird. Allerdings lohnt sich die höhere Investition in unseren Breiten, insbesondere aufgrund des hohen Anteils an diffuser Strahlung, eher nicht. Der Mehrertrag, der Hierzulande erzielt werden kann, liegt bei maximal 30 %.[attention type=green]

Es geht also darum, den optimalen Winkel zu finden, der in der Jahressumme die höchsten Erträge bringt. Für unsere Breiten liegt dieser zwischen 30 und 35 Grad. Aber auch Abweichungen von dieser optimalen Neigung um +- 20° sind als günstig anzusehen, da eine Reduzierung der Einstrahlung gegenüber dem Optimum bei maximal 5 % liegt.

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Die meisten Schrägdächer sind daher von ihrer Neigung her für Photovoltaikanlagen geeignet.

Die Einbußen an Solarstrom, die durch flachere oder steilere Winkel entstehen, sind – bei optimaler Südausrichtung – nicht extrem groß.

Je stärker allerdings von der reinen Südlage abgewichen wird, umso größer sind auch die Effekte eines suboptimalen Neigungswinkels. Die möglichen Ertragsverluste lassen sich gut auf entsprechenden Grafiken ablesen.

Optimale Himmelsrichtung: Süden

Die ideale Dachausrichtung zeigt nach Süden, liegt also bei 0° Azimutwinkel (manchmal auch, z.B. in der Architektur als 180° bezeichnet). Aber die wenigsten Häuser stehen so optimal. Das macht auch nichts, denn die zu erwartenden Einbußen bei leichten Abweichungen sind gar nicht so groß.

Sogar bei einer Ausrichtung nach Südwest oder Südost, also einer Abweichung von 45 Grad, liegen die Ertragseinbußen – in Abhängigkeit des Neigungswinkels – bei nur 5 %. Selbst bei reiner West- oder Ostausrichtung sind noch ordentliche Erträge zu erzielen. Die Ertragsminderung gegenüber Süden liegt hier bei 20 %, was z.B.

durch eine Flächenvergrößerung ausgeglichen werden kann.

Hier kommt hinzu, dass beide Dachflächen (nach Osten und nach Westen) für die Photovoltaikanlage genutzt werden können, was zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Stromerzeugung über den Tag und somit zu einem höheren Eigenverbrauchsanteil des selbst erzeugten Solarstroms führt, denn statt eines Ertragmaximums am Mittag gibt es vor- und nachmittags zwei kleinere Maxima.

Verschattung

Ein weiterer Standortfaktor, der den Ertrag der Photovoltaikanlage mit bestimmt, ist eine mögliche Verschattung. Der Faktor Verschattung wird häufig in seiner Bedeutung unterschätzt. Sind nämlich regelmäßig große Schattenwürfe zu erwarten, zum Beispiel durch Bäume oder auch durch Gebäude in der näheren Nachbarschaft, dann muss die Anlage sehr genau geplant werden.

Da ein Schatten auf einem Teil der Photovoltaikanlage die gesamte Leistung des entsprechenden Strings mindert kann es durchaus sinnvoll sein, auf bestimmten Bereichen des Daches keine Module zu installieren. Aber auch kleinere Verschattungen, zum Beispiel durch Kamine oder durch eine Antenne, einzelne Baumäste oder eine Satellitenschüssel sollten berücksichtigt werden.

Beachten Sie bei der Planung der Solaranlage auch die VerschattungTipp: Bei der Planung der Photovoltaikanlage muss unbedingt eine mögliche Verschattung während des gesamten Jahres geprüft werden. Im Winter steht die Sonne tief und es können auch niedrigere Hügel oder Gebäude in der Nachbarschaft Schatten werfen, die im Sommer gar kein Problem darstellen oder womöglich gar nicht wahrgenommen werden. Unter Umständen ist eine Verschattungsanalyse sinnvoll, um eine zu erwartende Ertragsminderung zu berechnen und im Vorfeld eine Entscheidungsgrundlage zu bekommen.Photovoltaikanlage: Schatten ist ein no go!

Hier noch einmal zusammenfassend alle Standortbedingungen, die bei der Planung einer Photovoltaikanlage betrachtet werden müssen:

FaktorOptimum
Globalstrahlung
  • Deutschland Durchschnitt: 1050 kWh/m2*a
  • Norddeutschland: < 950 kWh/m2*a
  • Süddeutschland: > 1200 kWh/m2*a
Dachneigung
  • Neigungswinkel zwischen 30° und 35°
  • Norddeutschland: eher steiler
  • Süddeutschland: eher flacher
Dachausrichtung
  • Optimale Ausrichtung: 0° Süden
  • Verluste unter 5% bei Südost/Südwest
  • Verluste ca. 20 % bei Ost/West
Verschattung
  • Verschattungen auch für verschiedene Jahreszeiten beachten
  • Im Zweifelsfall Verschattungsanalyse durchführen

Источник: https://www.solaranlage-ratgeber.de/photovoltaik/photovoltaik-voraussetzungen/standortbedingungen

Bedeutung der Dachausrichtung für die Photovoltaikanlage

Welche Dachausrichtung eignet sich am besten für eine Solaranlage?

Optimal ist die südliche Dachausrichtung, da hier besonders viel Sonneneinstrahlung auftrifft und demnach auch der Ertrag der Photovoltaikanlage deutlich gesteigert werden kann. Dennoch bedeutet dies nicht automatisch, dass alle anderen Dächer nicht in Frage kommen. Worauf genau bei der Dachausrichtung zu achten ist, das soll an dieser Stelle kurz aufgezeigt werden.

Einfluss der Dachausrichtung auf den Ertrag

Einfluss der Dachausrichtung auf den Ertrag kann von dem Diagramm abgelesen werden.

Die Dachausrichtung ist dementsprechend ein wichtiger Punkt, der sich auch unmittelbar auf den Ertrag der PV-Anlage auswirkt. Obwohl die optimale Ausrichtung 0 Grad Süd beträgt, kann es im Einzelfall zu Abweichungen kommen. Deshalb müssen genauso weitere Punkte berücksichtigt werden. Dazu gehören:

  • Verschattung durch Bäume, Berge, Hecken (wenn auch bei Bäumen und Hecken nur zu bestimmten Jahreszeiten)
  • Dachneigung (optimal sind 30 Grad Dachneigung, Unterschiede können im Einzelfall aber immer noch respektable Ergebnisse liefern)

Gerade, wenn Verschattungen vorhanden sind, kann es sinnvoll sein, die Dachausrichtung etwas weiter westlich oder östlich zu bevorzugen, um die besten Erträge zu erreichen. Hierbei sollte also stets der Einzelfall berücksichtigt werden, um möglichst eindeutige Ergebnisse und klare Vorstellungen von der besten möglichen Dachausrichtung zu erhalten.

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Die optimale Dachausrichtung ist dementsprechend eine südliche Dachausrichtung ohne jede Verschattung mit einer Dachneigung von 30 Grad. Welches Dach geeignet ist, lässt sich mit vergleichsweise einfachen Mitteln herausfinden. Einige Möglichkeiten sollen hier kurz aufgezeigt werden:

1. Mit unserem Dachausrichtung Rechner:

Basiert auf den Daten von Google Maps. Mit diesem Tool kann man schnell und einfach die Dachausrichtung des eigenen Hauses herausfinden: Zum Dachausrichtung Rechner

2. Google Earth

Mittels der Bilder lässt sich herausfinden, welche Dächer, wie ausgerichtet sind, auch Verschattungen lassen sich unter Umständen erkennen.

3. Bauplan

Die Dachausrichtung kann auch der Installeur genau für Sie ermitteln.

Meistens ist auf dem Bauplan eine Windrose eingezeichnet. Diese kann genutzt werden, um mit einem Geodreieck die genaue Dachausrichtung zu ermitteln.

4. Kompass

die einfachste Möglichkeit, die Dachausrichtung zu ermitteln, ist der Kompass. Jeder Solaranlagenbauer wird einen solchen zur Hand haben und damit die Dachausrichtung ermitteln, vielfach ist er aber auch in privaten Haushalten vorhanden.

5. Satellitenschüssel

Die Satellitenschüssel sollte in der Regel nach Osten zeigen, am Nullmeridian in Greenwich genau um 19,2 Grad. Das sorgt für einen optimalen Empfang. Wird nun der eigene Längengrad ermittelt, kann dieser von den 19,2 Grad abgezogen werden und dementsprechend ist klar, wie weit die Satellitenschüssel vom Süden entfernt ausgerichtet ist.

Nachbargrundstücke

Hier finden sich oft Bäume, die stets weiter wachsen und das eigene Dach verschatten können. Bei Solaranlagen auf niedrigen Gebäuden, wie der Garage, reichen schon Hecken aus, um eine Verschattung herzustellen.

Junge Bäume sollten mit in die Planung aufgenommen werden, da sie unter Umständen nach einigen Jahren die Photovoltaikanlage verschatten könnten.

Bewölkung

Die Bewölkung kann natürlich nicht vorhergesagt werden. Wenn sich aber in einem Jahr eine Wetterlage entwickelt, die morgens wolkenfreie Himmel und am Nachmittag starke Wolkendecken mit sich bringt, sind Dächer mit Ostausrichtung im Vorteil

Morgendlicher Nebel

Gerade in Tälern kommt es morgens häufig zu Nebelbildung, insbesondere im Herbst. In diesem Fall kann eine westliche Ausrichtung sicher die bessere Wahl sein, denn am Nachmittag ist der Nebel in aller Regel verschwunden.

Berechnungen der Erträge in Abhängigkeit von der Dachausrichtung

Geht man von einer Photovoltaikanlage aus, die ohne Verschattung, Nebel und Co. arbeitet, ergeben sich folgende Werte bei den Erträgen. Wie stark die Ausrichtung sich auf die Erträge auswirkt, wird in der folgenden Tabelle schnell deutlich.

Dachausrichtung Süd SüdostSüdwest OstWest NordostNordwest Nord 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Dachneigung87878787878787878787878787878787878787
10°93939392929190898886858483818180797979
20°97979796959391898785828077757371707070
30°100999997969491888582797572696664626161
40°100999997959390868379757167635956545252
50°98979695939087837975706661565248454443
60°94939291888582787470656055504641383635
70°88878685827976726863585449443935322928
80°80797877757268656156514742373329262423
90°69696967656360565348444035312724211918

Alles in allem ist also klar, dass auch bei nicht genau nach Süden ausgerichteten Dächern durchaus respektable Erträge mit der Photovoltaikanlage erwirtschaftet werden können, wenn dafür die Dachneigung stimmt. Da diese Entscheidung jedoch von zahlreichen weiteren Faktoren abhängig ist, sollte sie stets dem Einzelfall angepasst werden.

Источник: https://www.rechnerphotovoltaik.de/photovoltaik/voraussetzungen/dachausrichtung

Optimale Dachausrichtungen für Photovoltaik und Solaranlagen

Welche Dachausrichtung eignet sich am besten für eine Solaranlage?
Solaranlagen: Ausrichtung ist entscheidend

Für die Erzeugung von Solarstrom und Solarthermie gilt das optimale «Auffangen» der Sonnenstrahlen als besonders wichtig. Dabei spielt auch die Dachausrichtung eine wichtige Rolle.

Um jedoch eine Photovoltaik- (PV) oder Solarthermie-Anlage effizient nutzen zu können, müssen die Solarmodule oder Kollektoren entgegen der weitläufigen Meinung nicht über eine 100 % optimale Ausrichtung zur Sonne verfügen.

Selbst grössere Abweichungen im Zusammenspiel von Dachausrichtung und Modulneigung erlauben noch immer einen effizienten Betrieb, insbesondere wenn dadurch ein hoher Eigenverbrauch realisiert werden kann. Informieren Sie sich jetzt bei Energieheld.

Photovoltaikanlage auf dem Hausdach

Wenn die Dachfläche, auf der Sie Ihre Solarmodule anbringen, nach Süden zeigt, kann im Allgemeinen über den Tag die meiste Energie gewonnen werden. Eine Abweichung der exakten Dachausrichtung nach Süden, schmälert den Ertrag aber weit weniger als gemeinhin angenommen. Selbst mit einer Differenz von 30 Grad nach Westen oder Osten lässt sichein sehr hoher Ertrag erzielen.

Da sich Anlagen am besten über einen hohen Eigenverbrauch amortisieren lassen, werden Solaranlagen heutzutage eher verbrauchs- statt ertragsorientiert geplant. Dies kann zum Beispiel durch eine Ost-West-Ausrichtung der Solaranlage erreicht werden. In dem Fall wird Sonnenenergie morgens (Osten) und abends (Westen) gewonnen, die Sie dann direkt verbrauchen können.

Tipp: Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Ihr Dachfirst ausgerichtet ist, schauen Sie im Bauplan Ihres Hauses nach. Dort ist in der Regel eine Windrose eingezeichnet. Alternativ können Sie auch bei Google Maps nachsehen oder mit einem Kompass arbeiten.

Ein weiterer wichtiger Faktor neben der Dachausrichtung ist die Dachneigung – also der Winkel, in dem die Dachfläche zur Grundfläche des Hauses steht.

Dieser Winkel ist in der Regel auch der Anstellwinkel der Module. Je nach Dachtyp ist die Neigung der Dachflächen aber unterschiedlich.

Wir konzentrieren uns auf die beiden häufigsten Dachtypen in der Schweiz: Das Satteldach und das Flachdach.

Bei einem Satteldach bewegen sich die Neigungswinkel der Dachflächen in einem Bereich von 30 bis 60 Grad. Das Flachdach ist parallel zum Boden und hat keine Neigung (0 Grad), sodass die Solarmodule «aufgeständert» werden sollten, um möglichst effektiv Energie gewinnen zu können.

Aufständerung für idealen Anstellwinkel [attention type=yellow]

Am höchsten ist der Ertrag Ihrer Solaranlage, wenn die Sonnenstrahlen in einem Winkel von 90 Grad auf die Kollektoren treffen, also exakt senkrecht. Da der Sonnenstand im Tagesverlauf variiert, kann der Einstrahlwinkel bei festen Modulen jedoch nicht zu jeder Zeit optimal sein.

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Es hat sich aber gezeigt, dass in der Jahressumme (also über die Jahreszeiten und Tagesverläufe hinweg) ein Neigungswinkel der nach Süden ausgerichteten Solarmodule von 25 bis 40 Grad in der Schweiz als optimal angesehen werden kann (Quelle: Electrosuisse). Tendenziell sollte der Winkel in diesem Bereich eher grösser sein. Dadurch ist eine hohe Produktion in Übergangszeiten und im Winter möglich, mit der Sie zum Beispiel in Verbindung mit einer Wärmepumpe Ihren Eigenbedarf erhöhen können.

Optimaler Ertrag mit Solaranlagen

Damit Sie einen maximalen Solarertrag erreichen können, müssen einige Randbedingungen gut zusammenspielen.

Den theoretisch besten Ertrag können Sie in einer hohen Lage in der Alpenregion mit einer Dachausrichtung nach Süden und einer Neigung der Solarmodule von 32.5 Grad einfahren.

Die Energie-Ausbeute ist des Weiteren von den Umweltbedingungen abhängig, so ist der grösstmögliche Ertrag zur Mittagszeit bei wolkenlosem Himmel und möglichst kühler Umgebungstemperatur zu realisieren.

  • Wohnort: Alpenregion
  • Dachausrichtung: Süden
  • Dachneigung: 32,5 Grad

Beachten Sie aber auch, dass es sich hierbei um die absolute Ideal-Situation handelt, die in der Praxis nur in wenigen Fällen exakt so zutreffen wird oder umgesetzt werden kann. Fakt ist: Das Dach bzw. die Module müssen nicht zu 100 % perfekt ausgerichtet sein, um eine effiziente Solaranlage zu haben.

Wichtig: Hoher Eigenverbrauch

Der wichtigste Aspekt für den wirtschaftlichen Betrieb einer Solaranlage ist allerdings nicht in erster Linie ein maximaler Ertrag, sondern viel mehr ein hoher Eigenverbrauch.

Weil Photovoltaikanlagen derzeit nur noch mit der Einmalvergütung gefördert werden und die Tarife für von Ihnen selbst ins öffentliche Netz eingespeisten Strom sehr niedrig sind, empfiehlt sich ein möglichst hoher Eigenverbrauch. Grundsätzlich gilt: Je mehr des gewonnenen Stroms Sie selbst verbrauchen, desto rentabler ist Ihre Solaranlage.

Dazu gibt es einige verschiedene Möglichkeiten zur Eigenverbrauchsoptimierung, auf die wir an anderer Stelle eingehen. Besonders interessant ist für viele der sogenannte Zusammenschluss zum Eigenverbrauch.

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Eine grobe Einschätzung des Zusammenhangs zwischen Dachausrichtung und Solarertrag ermöglicht folgende Infografik. Den höchsten Ertrag (100 %) bekommen Sie an einer geneigten Dachfläche in Südausrichtung.

Je weiter Ihre Solaranlage von diesem Optimum anweicht, desto geringer wird Ihr maximal möglicher Energieertrag.

Eine Solarfassade beispielsweise liefert ohnehin nur gut zwei Drittel einer gleich dimensionierten Dach-PV-Anlage, selbst wenn sie nach Süden ausgerichtet ist.

Mit jedem Grad, das Ihre Solaranlage weiter nach Norden ausgerichtet ist, wird der mögliche Maximalertrag weniger. Allerdings sind moderne Solarmodule in der Lage, auch diffuses Licht in Energie umzuwandeln, sodass Sie auch auf der Nordseite noch immer mit etwa 20 bis 55 % rechnen können.

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Mit diesem Solarertrag können abhängig von Dachausrichtung und -neigung maximal rechnen

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Zur Verdeutlichung ein Beispiel mit absoluten Zahlen: Wir gehen von einer Photovoltaik-Anlage in einem Einfamilienhaus in Aarau (Kanton Aargau) aus. Solarpaneele auf knapp 60 m² Dachfläche sorgen für eine Gesamtleistung von rund 10 kWp.

Der Anstellwinkel der Module ist gleich der Dachneigung und beträgt im Idealfall 33 Grad. In der folgenden Tabelle sind die jeweils zu erwartenden Jahreserträge in Kilowattstunden (kWh) angegeben – in Abhängigkeit verschiedener Abweichungen vom Optimum.

Dies beruht auf einer Dachausrichtung von 180 Grad in Kombination mit einer Dachneigung von 33 Grad.

Parameter Ausrichtung +30° nach Westen Ausrichtung +15° nach Westen optimale Ausrichtung 180° Ausrichtung -15° nach Osten Ausrichtung -30° nach Osten
Flachdach 0°8'211 kWh
89 %
8'211 kWh
89 %
8'211 kWh
89 %
8'211 kWh
89 %
8'211 kWh
89 %
Dachneigung 25°9'052 kWh
98 %
9'149 kWh
99 %
9'177 kWh
99 %
9'138 kWh
99 %
9'031 kWh
98 %
Dachneigung 33°9'086 kWh
98 %
9'197 kWh
99 %
9'227 kWh
100 %
9'182 kWh
99 %
9'057 kWh
98 %
Dachneigung 45°8'924 kWh
97 %
9'036 kWh
98 %
9'068 kWh
98 %
9'016 kWh
98 %
8'884 kWh
96 %
Dachneigung 60°8'371 kWh
90 %
8'463 kWh
92 %
8'481 kWh
92 %
8'434 kWh
91 %
8'317 kWh
90 %
Fassade 90°6'277 kWh
68 %
6'218 kWh
67 %
6'173 kWh
67 %
6'174 kWh
67 %
6'200 kWh
67 %

Es bleibt festzuhalten: Die Dachausrichtung hat auf die Ertragsmenge (und damit die Effizienz) der Photovoltaik-Anlage einen geringen Einfluss. Bei einer Abweichung der Dachausrichtung um 30 Grad nach Osten könnten Sie noch immer 98 % des Maximalertrags erreichen.

Der Neigungs- bzw. Anstellwinkel der Solarpanels macht sich da schon eher bemerkbar, fällt jedoch auch erst bei sehr grossen Abweichungen vom Optimum ins Gewicht. Im Vergleich zu einer Dachneigung von 33 Grad beträgt der Maximalertrag bei einem Flachdach (Anstellwinkel 0°) 89 %. Bei einer Solarfassade (Anstellwinkel 90°) verbleiben noch immer knapp 67 % vom Maximalertrag.

Tipp: Solaranlage mit Stromspeicher kombinieren

Der Grund: Abhängig von der Tageszeit werden Sie mal viel Ertrag einfahren (mittags), mal weniger (morgens, abends) und phasenweise überhaupt keinen (nachts).

Der Stromspeicher dient dazu, den laufenden Energiebedarf auch ausserhalb der Ertragsspitzen sinnvoll zu decken, sodass Ertragsschwankungen aufgefangen werden.

Es nützt Ihnen nichts, wenn Sie mittags einen Maximalertrag gewinnen, den aber mit der Höhe Ihres aktuellen Eigenbedarfs weder komplett nutzen noch in irgendeiner Art speichern können.

Zwar können Sie überschüssigen Strom aus Ertragsspitzen auch ins Netz einspeisen, ein Stromspeicher empfiehlt sich jedoch trotzdem – zumal die Einspeisetarife der Elektrizitätswerke niedrig sind und Sie Ihre Solaranlage mit zunehmendem Eigenverbrauch auch wirtschaftlicher betreiben können. Und: Besonders in den Abendstunden ist der Strombedarf oft höher als die Solaranlage zu dieser Zeit gewinnen kann, sodass sich mit Hilfe des Stromspeichers die generierte Energie des Tages nutzen lässt.

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Durch das vielschichtige Landschaftsbild in der Schweiz ist der mögliche Solarenergieertrag von Gegend zu Gegend sehr unterschiedlich. Das Bundesamt für Energie (BFE) unterscheidet (in seiner Aufstellung der typischen Kollektorerträge) zwischen dem «Standort Mittelland» und dem «Standort Alpenraum».

Das Photovoltaik-Leistungspotential ist in den Bergregionen grundsätzlich höher als im Flachland. Die grössten Erträge sind beispielsweise im Alpenraum nördlich und nordöstlich von Sitten/Sion möglich. Das Leistungspotential dort: 1'500 kWh pro kWp Anlagenleistung (kWh/kWp) pro Jahr (Quelle: Solargis).

Zum Vergleich: Auch in der nördlichen Sahara werden Solarertragswerte von nicht mehr als 1'500 kWh/kWp pro Jahr erreicht. Im Schweizer Flachland liegt der Wert bei etwa 1'200 kWh/kWp pro Jahr, in den Alpentälern bzw. tieferliegenden Gegenden bei nur 700 bis 800.

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Durchschnittliche Solarertragswerte in der Schweiz 1994-2016 (Karte Photovoltaik Power Potential)

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Geht man nun von oben erwähnter Beispiel-PV-Anlage mit einer Leistung von 10 kWp aus, kann man also abhängig vom Ort mit einem Jahresertrag von maximal 15'000 kWh in den Hochalpen (ab etwa 2'000 Meter Höhe) und knapp 10'000 kWh in tieferen Lagen (z. B. im Aargau) rechnen. Wohlgemerkt mit der gleichen Anlage und identischer Ausrichtung.

Tatsächlich ist die Sonneneinstrahlung in geografisch höhergelegenen Orten in den Hochalpen etwa so intensiv wie in Nordafrika. Die Ertragswerte sind ähnlich denen, die in der nördlichen Sahara möglich wären. Die Frage, ob Photovoltaik oder Solarthermie in diesen Gegenden effektiv betrieben werden kann, stellt sich daher im Grunde nicht.

Bequeme Stromversorgung durch Solarenergie

Eine Dachausrichtung nach Süden wird oft als zwingende Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb einer Solaranlage genannt. Natürlich ist das die Ideallösung für die grösstmögliche Menge an Energie, Fakt ist aber: Sie können auch dann eine Photovoltaik- oder Solarthermieanlage auf Ihrem Dach mit gutem Gewissen betreiben, wenn diese etwas mehr nach Westen oder Osten ausgerichtet ist.

Die Ertragsschmälerungen sind weitaus geringer als allgemeinhin angenommen, wie die obige Infografik anschaulich verdeutlicht. Das gilt auch für die Neigungswinkel des Dachs und damit der Solarmodule, wobei hier etwas mehr darauf geachtet werden sollte, die optimale Ausrichtung zu erreichen.

Fest steht: Auch bei Objekten, bei denen beide Aspekte vom Ideal abweichen, ist die Installation einer ertragsreichen Solaranlage noch immer möglich. Für die Wirtschaftlichkeit bzw. Effizienz einer Solaranlage ist ein hoher Eigenverbrauch ausschlaggebender als ein hoher Spitzenertrag.

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Geschrieben von: Frank Weber

Источник: https://www.energieheld.ch/solaranlagen/optimale-dachausrichtung

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