Solarzellen wandeln das Licht der Sonne in elektrische Energie um. Damit das richtig funktioniert, muss die solare Strahlung senkrecht auf die Zellen treffen. Andernfalls geht durch Reflexion ein großer Teil der Energie verloren. Mit der richtigen Ausrichtung der Photovoltaik stellen Sie sicher, dass das Licht weite Teile des Jahres günstig auftrifft. Das ist wiederum Voraussetzung für einen hohen Ertrag.
PV-Anlage: Ausrichtung optimieren und Ertrag steigern
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Bild: © Wichien Tepsuttinun / Shutterstock.com
Geht es um den Ertrag einer Photovoltaikanlage, spielt die Ausrichtung der Module eine wichtige Rolle. Wählen Sie Orientierung und Neigung so, dass die energiereichen Strahlen der Sonne weite Teile des Jahres senkrecht auf die Module treffen, produzieren Sie am meisten Strom. Abweichungen sorgen zwar für Einbußen, sind aber nicht in jedem Fall schlecht. Wann die Ausrichtung Ihrer PV-Anlage optimal ist, wie groß die Verluste bei anderen Orientierungen sind und warum Sie auch das Umfeld nicht außer Acht lassen sollten, erklären wir im folgenden Ratgeber.
Darum ist die Ausrichtung der Photovoltaik wichtig
Solarzellen generieren den meisten Strom, wenn das Licht der Sonne genau senkrecht auf ihre Oberfläche trifft. Denn dann ist die Reflexion gering. Die energiereichen Strahlen dringen in die solar aktiven Zellen ein und Strom fließt. Da sich der Stand der Sonne den ganzen Tag über verändert und der Tagesverlauf von der Jahreszeit abhängt, geht es in der Praxis immer darum, einen Kompromiss zu finden. Die Ausrichtung einer PV-Anlage ist daher immer dann optimal, wenn die Anlage im Laufe eines Jahres den meisten Strom generiert. Die folgende Grafik zeigt, welche Werte optimal sind und mit welchen Einbußen bei Abweichungen zu rechnen ist.
Übrigens: Wann die Ausrichtung der Photovoltaik optimal ist, hängt auch von der Lage ab. Denn diese entscheidet über den Lauf der Sonne. So ist es im Norden in der Regel günstiger, die Module steiler aufzustellen. Im Süden sollte der Neigungswinkel einer PV-Anlage hingegen etwas flacher stehen.
Azimut und Neigung definieren die Ausrichtung der PV-Anlage
Wie ein PV-Modul zu installieren ist, lässt sich in der Technik mit zwei Werten festlegen. Einer davon ist der Azimut. Er definiert die Himmelsrichtung in Grad, wobei eine komplette Südausrichtung einem Wert von null Grad entspricht. West und Ost liegt die Abweichung bei 90 Grad – eine Nordausrichtung hätte den Azimut von 180 Grad.
Ein zweiter wichtiger Wert ist die Neigung oder der Aufstellwinkel der Module. Er wird ebenfalls in Grad angegeben und beträgt null, wenn Solarmodule flach am Boden liegen. Hängt die Photovoltaikanlage senkrecht an der Fassade oder an einem Balkon, hat der Neigungswinkel hingegen einen Wert von 90 Grad.
Optimale Himmelsrichtung Ihrer Photovoltaikanlage
Suchen Sie bei Ihrer PV-Anlage nach der optimalen Ausrichtung, ist der Ertrag bei einer Orientierung nach Süden (null Grad) am höchsten. Das gilt vor allem für Anlagen zur Volleinspeisung und dann, wenn ein Stromspeicher die Solarmodule ergänzt. Planen Sie keinen Speicher und möchten dennoch möglichst viel Strom selbst verbrauchen, kann sich auch eine Ost-West-Ausrichtung der Photovoltaikanlage lohnen. Mit dieser ernten Sie morgens und abends mehr Strom, wenn der Verbrauch in aller Regel auch am höchsten ist.
Wichtig zu wissen ist allerdings, dass viele Bauherren und Sanierer die Wahl nicht haben. Denn in der Regel geben Bebauungspläne und bestehende Dachformen für eine PV-Anlage die Ausrichtung vor.
Geringe Einbußen bei optimalem Neigungswinkel
Ist der Neigungswinkel der Photovoltaik günstig, sorgt auch eine andere Ausrichtung nur für geringe Einbußen. Haben die Solarmodule einen Aufstellwinkel von 30 bis 35 Grad, sinkt der Ertrag bei kompletter Ost- oder West-Ausrichtung im Laufe eines Jahres um nicht mehr als fünf bis zehn Prozent. Bei einer geringeren Neigung (etwa zehn bis 20 Prozent) sinkt der Ertrag im Durchschnitt sogar um nur etwa 5 Prozent.
Das heißt: Je steiler die Module auf dem Dach stehen, umso wichtiger ist es, diese möglichst nach Süden auszurichten. Ist der Neigungswinkel flacher, spielt die Ausrichtung hingegen eine eher untergeordnete Rolle.
Azimut von über 90 Grad meist nicht zu empfehlen
Lässt sich eine PV-Anlage nicht nach Süden, Osten oder Westen ausrichten, ist die Wirtschaftlichkeit der Anschaffung genau zu prüfen. Denn dann sinkt der Ertrag meist drastisch. Flach liegende Module ausgenommen, generieren Sie dabei häufig 30 bis 50 Prozent weniger Strom. Diese Minderung mit einer größeren Photovoltaikfläche auszugleichen, lohnt sich häufig nicht.
Diese Dachneigung ist für Ihre Photovoltaik günstig
Der Neigungswinkel der PV-Anlage hat genau wie die Ausrichtung einen großen Einfluss auf den Ertrag. Bei optimaler Südausrichtung soll er etwa 20 bis 50 Grad betragen. Verändert sich die Orientierung in nach Osten oder Westen, verkleinert sich der als günstig geltende Bereich. Während er bei einer Ausrichtung der Photovoltaik nach Süd-West oder Süd-Ost zwischen 20 und 40 Grad liegen sollte, gelten bei größeren Abweichungen vom südlichen Meridian (null Grad) Neigungswinkel von null bis 20 Grad als günstig. In diesen Bereichen fällt der Ertrag in der Regel um nicht mehr als fünf Prozent geringer aus.
Schneelast und Selbstreinigungseffekt berücksichtigen
Wie eingangs erwähnt, geht es bei der optimalen PV-Ausrichtung immer darum, einen guten Kompromiss zu finden. Neben dem theoretischen Ertrag sind dabei auch weitere Faktoren zu berücksichtigen. Ein Beispiel dafür ist die zu erwartende Schneelast. Sie kann Schäden an den Modulen verursachen und die Solarzellen abdunkeln, wenn der Schnee nicht von allein herunterrutscht. Um Letzteres zu verhindern, sollte die Dachneigung bei der Photovoltaik mindestens 30 Grad betragen. Gleiches gilt für die Aufständerung bei der Modulmontage auf einem Flachdach.
Ist nicht mit großen Schneemassen zu rechnen, kann eine etwas höhere Neigung dennoch von Vorteil sein. Denn sie steigert den Selbstreinigungseffekt, durch den Regen allein ausreicht, um Schmutz von den Modulen zu spülen. Das funktioniert bei einem Neigungswinkel von mindestens zwölf bis 15 Grad und trägt genau wie die optimale Ausrichtung der PV-Anlage zu einem höheren Ertrag bei.
Verschattung der PV-Module unbedingt beachten
Ist der Neigungswinkel der Photovoltaik genau wie die Ausrichtung optimal, kann der Ertrag dennoch unter den Erwartungen liegen. Grund dafür sind häufig Schatten, die Teile der Anlage abdunkeln und so für eine geringere Leistung sorgen. Das führt zu geringeren Einsparungen bzw. Einnahmen und dazu, dass die Wirtschaftlichkeit geringer ausfällt.
Wichtig: Beachten Sie die Verschattung nicht nur zum Zeitpunkt der Planung. Denken Sie auch an den kommenden Winter und daran, dass die Sonne dann kaum noch über den Horizont kommt. Gibt es hohe Büsche, Bäume, Gebäude oder sogar Berge vor dem Haus, können diese in der kühlen Jahreszeit schon am Tag lange Schatten werfen und die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen in Gefahr bringen.
Unser Tipp: Simulation im Zuge der Anlagenplanung
PV-Modul-Verschattung, Dachneigung und Ausrichtung der Photovoltaik: Wer maximale Erträge erzielen möchte, kann all diese Punkte in einer Simulation berücksichtigen. Experten nehmen das Gebäude dabei genau unter die Lupe. Sie berücksichtigen bauliche sowie natürliche Hindernisse und ermitteln am Computer, wann bei der PV-Anlage Ausrichtung und Neigung optimal sind. Sinnvoll ist das vor allem bei größeren Anlagen für Neu- oder Umbauten. Soll das Dach bestehen bleiben, gibt es im Altbau hingegen kaum Anpassungsmöglichkeiten. Sie müssen die vorhandenen Flächen nutzen und die Solarstromtechnik optimal an diese anpassen.
Übrigens: Frei auf Boden oder Flachdach lassen sich sogar nachlaufende Solaranlagen installieren. Diese verfügen über bewegliche Aufständerungen, welche die Ausrichtung der Solarmodule optimal an den Stand der Sonne anpassen.
FAQ: Häufig gestellte Fragen zur PV-Ausrichtung
Am besten ist eine Süd-Ausrichtung, bei der die Sonne lange Zeit des Jahres mit einem günstigen Winkel auf die Module trifft. Ist die Neigung günstig (bis 40 Grad), sind bei Abweichungen nach Osten oder Westen (- 90 und 90 Grad) nur geringe Einbußen zu erwarten. 80 bis 90 Prozent des eigentlichen Ertrags sind dabei in aller Regel möglich.
Um das ganze Jahr über viel Strom zu generieren, sollten die Module einen Aufstellwinkel von 30 bis 40 Grad haben. Ist der Winkel flacher, fallen Abweichungen weniger ins Gewicht. Steil stehende Anlagen generieren im Winter mehr Energie, da die Sonne dann flacher steht.
Ein Grund dafür kann die Verschattung der PV-Anlage sein. Werfen Bäume, Bauwerke oder andere Objekte lange Schatten, kommt es trotz guter Ausrichtung zu einem eher geringen Ertrag. Ähnliches passiert bei viel Schnee im Winter oder dann, wenn der Selbstreinigungseffekt nicht funktioniert und viel Staub auf den Fahrzeugen entsteht.
