Solaranlagen: Die optimale Ausrichtung
Bei der Planung einer Solaranlage sind verschiedene Faktoren entscheidend, um den bestmöglichen Solarertrag zu erzielen. Photovoltaikanlagen, die aus Sonnenlicht Strom erzeugen, und Solarthermieanlagen, die Sonnenwärme zur Wassererwärmung nutzen, haben ähnliche Anforderungen an ihre Ausrichtung. Der Energieertrag der Anlagen ist unter anderem von dem Neigungswinkel sowie der Dachform abhängig. Dieser Beitrag zeigt, wie diese und weitere Variablen den Energieertrag beeinflussen.
Warum ist die richtige Ausrichtung einer Solaranlage wichtig?
Die Ausrichtung einer Solaranlage bezieht sich auf die Ausrichtung der Solarmodule zu einer Himmelsrichtung und sollte durchdacht sein, da sie bestimmt, wie viel Solarstrahlung während des Tages auf die Solarzellen trifft und absorbiert wird. Für alle Arten von Solaranlagen gilt, dass ihre Wirtschaftlichkeit durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden. Eine Ausrichtung nach Süden bringt üblicherweise den höchsten Ertrag, da die Sonne den ganzen Tag über in einem günstigen Winkel auf die Module scheint. Allerdings müssen nicht nur die Himmelsrichtung, sondern auch Faktoren wie Neigungswinkel, geografische Lage und Dachform berücksichtigt werden, um ihre gemeinsame Wirkung auf die Effizienz einer PV-Anlage vollständig zu verstehen.
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Welchen Einfluss hat der Neigungswinkel?
Der geografische Standort beeinflusst die Solarstrahlungsintensität und ist damit eine wichtige Einflussgröße zur Bestimmung des Neigungswinkels der Solarmodule, unter dem die Solarmodule installiert werden. Solaranlagen erzielen die besten Erträge, wenn das Sonnenlicht in einem 90-Grad-Winkel auf die Solarmodule trifft. Da die Sonne jedoch im Tages- und Jahresverlauf wandert und die Module meistens fest installiert sind, liegt in Deutschland die ideale Neigung einer PV-Anlage zwischen 30 und 40 Grad. In Norddeutschland, wo die Sonne flacher am Himmel steht, sollte der Neigungswinkel der Solarmodule daher steiler sein als im Süden, um möglichst viel Sonnenlicht aufzunehmen.
Welche Rolle spielt die Dachausrichtung?
Eine nach Süden ausgerichtete Solaranlage erzielt den höchsten Ertrag, da sie die meiste Sonnenstrahlung im Tagesverlauf auffängt. Wer die Einspeisevergütung maximieren möchte, profitiert besonders, da die Anlage mittags viel Strom produziert, der ins Netz eingespeist werden kann. Ein Stromspeicher mit einem intelligenten Energie-managementsystem (HEMS) hilft, den erzeugten Strom bestmöglich zu nutzen.
Allerdings können auch Anlagen, die nicht ideal nach Süden ausgerichtet sind, ertragreich sein. Wenn die Ausrichtung um bis zu 45 Grad von Süden abweicht, sind die Einbußen minimal. Eine Anlage, die nach Südwesten oder Südosten ausgerichtet ist, erreicht noch etwa 95 % des maximal möglichen Energieertrages. Selbst eine Ost-West-Ausrichtung, bei der die Solaranlage in zwei Hälften aufgeteilt wird – eine nach Osten, eine nach Westen –, erzielt rund 80 % des optimalen Ertrags. Ein besonderer Vorteil der Ost-West-Ausrichtung zeigt sich, wenn kein Stromspeicher vorhanden ist und auf Eigenverbrauch gesetzt wird. Diese Anordnung sorgt dafür, dass Strom sowohl am Morgen als auch am Abend produziert wird – ideal für Menschen, die tagsüber nicht zu Hause sind. Zudem kann bei dieser Ausrichtung die gesamte Dachfläche genutzt werden, nicht nur die südliche Seite. Im Gegensatz dazu sind Anlagen, die nach Norden ausgerichtet sind, weniger ertragreich. Sie erreichen etwa 50% der maximalen Energieerzeugung, aber unter bestimmten Bedingungen – wie z. B. in höheren Breiten oder bei flach geneigten Dächern – können sie dennoch eine rentable Lösung sein, insbesondere bei speziellen Modulen mit höherem Wirkungsgrad.
Wie bestimmen Dachformen die optimale Ausrichtung?
Die Form des Daches kann die Installation und den Winkel der Solarmodule beeinflussen, was wiederum Auswirkungen auf die Solarerträge hat. Solarmodule werden in der Regel fest auf dem Dach montiert. Auf Schrägdächern, die in Deutschland am häufigsten vorkommen, ist die Ausrichtung der Module oft eingeschränkt. Die Neigung des Daches ist vorgegeben und nicht veränderbar, daher ist der optimale Einstrahlwinkel zur Sonne nicht immer erreichbar. Flachdächer haben den Vorteil, dass die Module flexibel auf Ständern montiert werden können, um den besten Neigungswinkel und die optimale Ausrichtung zur Sonne zu erreichen. Allerdings sind auch hier die Möglichkeiten begrenzt, da äußere Wettereinflüsse die ideale Positionierung erschweren können. Schlussendlich sind sowohl Schräg- als auch Flachdächer in der Regel gut für PV-Anlagen geeignet. Kleine bis mittelgroße Abweichungen von der idealen Ausrichtung beeinflussen die Wirtschaftlichkeit nur geringfügig.
Wenn Sie die Neigung Ihres Daches schnell und einfach berechnen möchten, schauen Sie in unseren Beitrag "Dachneigung berechnen". Wir zeigen Ihnen Schritt für Schritt, welche Maße und Formeln Sie benötigten oder Sie nutzen ganz einfach unseren Kalkulator.
Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz der PV-Anlage zusätzlich?
Verschattung
Schatten, die von Bäumen oder benachbarten Gebäuden auf die Solarmodule fallen, können die Leistung der PV-Anlage stark beeinträchtigen. Auch wenn nur ein Teil der Module verschattet wird, kann das mitunter die gesamte Anlage beeinträchtigen und somit die Leistung des gesamten Systems
Verschmutzung
Staub, Pollen und andere Verschmutzungen auf der Oberfläche der Solarmodule reduzieren die Menge an Sonnenlicht, die auf die Module trifft. In der Regel haben PV-Module einen Selbstreinigungseffekt. Im Falle sehr starker Verschmutzung kann eine regelmäßige Reinigung helfen, um dauerhaft maximale Energieerträge zu erzielen.
Extreme Wetterbedingungen
Schnee und Eis, die sich auf den Solarmodulen ablagern, blockieren die Sonnenstrahlen und verhindern im Winter, dass Licht die Module erreicht. Das kann die Energieproduktion stark verringern, bis der Schnee oder das Eis entfernt ist.
Fazit
Für die optimale Ausrichtung Ihrer Solaranlage sollten Sie zunächst den richtigen Grad zwischen idealer und bedarfsorientierter Ausrichtung finden. Entscheiden Sie, ob eine Südausrichtung für die höchsten Energieerträge, oder eine Ost-West-Ausrichtung für einen gleichmäßigere Ertragsverteilung über den Tag hinweg besser zu Ihren Bedürfnissen passt. Berücksichtigen Sie auch mögliche Abweichungen bei der Ausrichtung: Eine Verschiebung von bis zu 45° nach Südwesten oder Südosten führt zu einem Ertragsverlust von weniger als 5%, während Ausrichtungen nach Osten oder Westen noch etwa 80% des maximalen Ertrags ermöglichen. Letztlich hängt die Planung einer Solaranlage von Ihren individuellen Bedürfnissen sowie der verfügbaren Dachfläche ab und sollte immer mit einem Fachexperten durchgeführt werden.
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