Damit Ihre Photovoltaikanlage Höchstleistungen bringen kann, muss die Ausrichtung und der Neigungswinkel an den Standort und den Winkel der Sonneneinstrahlung angepasst sein. Ansonsten geht Ihnen viel Potenzial verloren. Wie Sie die optimale Ausrichtung Ihrer PV-Anlage ermitteln können und den Neigungswinkel der Solarmodule ideal umsetzen, erfahren Sie in unserem Artikel.
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Was ist der Neigungswinkel?
Der Neigungswinkel bei Solarmodulen beschreibt den Winkel, in dem die Module zur Richtung der eintreffenden Sonnenstrahlen ausgerichtet werden. Das ist wichtig für die Effizienz der Solaranlage, denn PV-Module arbeiten am besten, wenn die Sonnenstrahlung senkrecht, also im 90 Grad Winkel auf die Module auftrifft. So wird am meisten Energie aufgenommen und in Strom umgewandelt.
Wie kann man die Dachneigung selbst berechnen?
Um den optimalen Neigungswinkel für Ihre Solarmodule zu berechnen, müssen Sie vorher Ihre Dachneigung kennen. Also in welchem Winkel Ihr Hausdach aufgesetzt wurde. Mit etwas Glück finden Sie diese Information in den Bauunterlagen, sollten diese nicht auffindbar sein, gibt es aber eine einfache Lösung den Winkel zu bestimmen. Nämlich messen und ausrechnen.
Begehbarer Dachboden
Besonders einfach ist das Ganze, wenn Sie einen begehbaren oder ausgebauten Dachboden haben, dort kommt man nämlich einfach an die Dachschrägen heran. Am einfachsten können Sie den Winkel nun mit einem Winkelmesser herausfinden. Haben Sie keinen, können Sie sich auch eine Wasserwage als App auf ihr Handy laden. Die Apps sind sehr genau und zeigen Ihnen den Winkel auch mit Nachkommastelle an.
Wollen Sie die Dachneiguns selbst ausrechnen, sollten Sie so vorgehen:
Markieren Sie einem beliebigen Punkt auf dem Boden mit Klebeband. Anschließend messen Sie auf dem Boden den Abstand von diesem Punkt bis zur Dachschräge, das ist die Dachtiefe. Dann messen Sie von dem markierten Punkt in einem 90 Grad Winkel nach oben bis Sie das Dach bzw. die Verkleidung berühren, das ist die Dachhöhe.
Mit diesen beiden Werten können Sie anschließend mit dem Satz des Pythagoras die Länge der Dachschräge berechnen.
a²+b²=c²
Beispiel:
Dachtiefe: 250 cm
Dachhöhe 170 cm
250²+170²= c²
c²=√250²+170²
c= 302,324 cm
Also hat die Dachschräge eine Länge von 302,324 cm
Dann benötigen wir zur Berechnung des Winkels folgende Formel:
Sin(alpha)= b/c
Sin(alpha)= Dachhöhe/Dachschräge
Sin(alpha) = 170 / 302,324
Sin(alpha) = 0,5623
= Winkel (alpha) von 53,31 Grad –
Wir brauchen aber nicht den Alpha Winkel, sondern den Beta-Winkel zur Berechnung der Dachschräge.
Winkel (beta) = 90 Grad – 53,31 Grad = 36,69 Grad
Anstelle selber zu rechnen, können Sie auch den Rechner von Mathepower nutzen. So bekommen Sie sekundenschnell das richtige Ergebnis.
Berechnung des Winkels am Dach außen
Für die Berechnung des Winkels außen gehen Sie genau gleich vor. Bitte sorgen Sie vorher für eine ausreichende Sicherung.
Mit einem Meterstab messen Sie von der Dachschräge senkrecht nach unten. Damit erhalten Sie die Dachhöhe. Am Ende der Messung setzen Sie einen Punkt. Von diesem Punkt aus bilden Sie einen 90 Grad Winkel und messen von da aus bis zur Dachschräge, dann erhalten Sie die Dachtiefe. Diese beiden Werte benötigen Sie zur Berechnung.
Dann verfahren Sie wie oben beschrieben.
Welcher Neigungswinkel ist optimal für Photovoltaik?
Der ideale Neigungswinkel beträgt in Deutschland zwischen 30 und 40 Grad für ein Dach mit Südausrichtung. Denn so fallen die Sonnenstrahlen das ganze Jahr über größtenteils senkrecht auf die Module und es kann so ein sehr hoher PV-Ertrag erzielt werden.
Allgemein gilt, dass ein Neigungswinkel zwischen 20° und 40° für die meisten Standorte auf der Nordhalbkugel von Vorteil ist. In Mitteleuropa wird ein Neigungswinkel von rund 30° empfohlen, da dies den besten Kompromiss zwischen dem Ertrag im Sommer und Winter darstellt.
Bei einem flacheren Neigungswinkel wie beispielsweise 10° wird der Ertrag im Winter erhöht, während der Ertrag im Sommer leicht abnimmt. Ein steilerer Neigungswinkel wie beispielsweise 45° kann den Ertrag im Winter verringern, aber den Ertrag im Sommer erhöhen.
Welche Ausrichtung ist für Photovoltaik am besten?
Die beste Ausrichtung für eine Photovoltaikanlage ist ein Süddach, so kann an meisten Sonnenstrahlung in den ertragreichen Mittagsstunden aufgenommen werden. Denn die stärkste Sonnenstrahlung des Tages kommt mittags aus dem Süden.
Doch auch andere Ausrichtungen wie Ost-West können attraktiv sein, auch wenn diese etwa 15 bis 20 % weniger Ertrag liefern.
Was ist der Azimutwinkel?
Häufig wird die Ausrichtung von Solaranlagen nach dem sogenannten Azimutwinkel beschrieben. Ein Azimutwinkel von 0 Grad beschreibt die optimale Ausrichtung nach Süden. Pluswerte des Azimut weißen nach Westen und Minuswerte weißen nach Osten.
Beispiel:
Azimut von -35 Grad = Anlage 35 Grad nach Osten ausgerichtet
Azimut von 50 Grad = Anlage 50 Grad nach Westen ausgerichtet.
PV-Ertragstabelle mit Neigungswinkel
Mit der Ertragstabelle können Sie auf einen Blick erkennen, welche Dachausrichtung mit welchem Neigungswinkel die besten Erträge für ihre Anlage einbringt:
Welche Neigungswinkel für PV-Module bei Südausrichtung?
Bei einer Südausrichtung Ihrer Photovoltaikanlage ist ein Neigungswinkel von 20° bis 40° optimal, das ist abhängig vom Standort. In Norddeutschland sind 35° bis 40°optimal, während im Süden 20° bis 25° optimal sind. Das liegt an dem sich ändernden Winkel der einfallenden Sonnenstrahlung, wenn man sich dem Äquator nähert.
Welcher Neigungswinkel für Solarmodule bei Ost-West-Ausrichtung?
Der optimale Neigungswinkel für eine Ost-West-Ausrichtung liegt zwischen 5° und maximal 20°. Bei einer Ost-West-Ausrichtung wird der meiste Strom nämlich mit der Morgen- und der Abendsonne erzielt. Die Sonne steht dann tiefer, weshalb ein geringerer Neigungswinkel besser ist.
Dennoch können Sie so immer noch Erträge von etwa 80 bis 90 % der Maximalleistung einer Südausrichtung erreichen.
Außerdem können Sie so zwei Dachseiten mit Solarmodulen bestücken und können so den Ertrag noch steigern. Besonders zu empfehlen sind hier PERC-Module oder Bifaziale Module, denn diese können auch bei schwachen Lichtverhältnissen gute Ergebnisse liefern.
Besonders sinnvoll ist eine Ost-West-Ausrichtung der Photovoltaik-Module, wenn Sie keinen Stromspeicher besitzen. Denn so produziert die Anlage besonders in den Morgen- und Abendstunden viel Strom, zu diesen Zeiten sind die meisten Menschen zu Hause und können den Strom verbrauchen.
Bei einer Südausrichtung dagegen wird besonders mittags viel Strom produziert. Das macht aber nur Sinn, wenn der Strom gespeichert oder direkt verbraucht werden kann.
Welcher Neigungswinkel für Solarpaneele bei Nordausrichtung?
Bei einer Nordausrichtung der Photovoltaikanlage ist ein Neigungswinkel von 0 bis 10 Grad optimal. Hier gilt, umso flacher, desto besser. Denn die Sonnenstrahlen kommen nicht direkt aus dem Norden, sondern von Süden, Osten und Westen.
Lange Zeit galt eine Nordausrichtung von PV-Modulen als unsinnig, doch dank moderner Solarmodule hat sich das geändert. So können Sie heute auch mit einer Nordausrichtung gute Erträge einfahren. Besonders zu empfehlen sind hierfür Module, die eine Kombination aus Dünnschichtzellen und kristallinen Solarzellen verwenden, wie HJT-Module oder Bifaziale Module. Diese können auch schwaches oder diffuses Licht sehr gut verwerten.
Dennoch sollten Norddächer nur belegt werden, wenn es keine andere Möglichkeit gibt, denn der Ertrag ist deutlich geringer.
Achtung: Ein zu geringer Neigungswinkel von unter 5° hat auch Nachteile, denn so kann Regenwasser nur schlecht abfließen und Schmutzpartikel bleiben liegen. Auch Schnee im Winter rutscht so nicht von alleine ab.
Was passiert, wenn meine PV-Anlage nicht ideal ausgerichtet ist?
Machen Sie sich keine Sorgen, selbst wenn kein idealer Neigungswinkel auf ihrem Dach machbar ist, kann die Anlage immer noch gute Ergebnisse liefern. Selbst bei Abweichungen bis zu 20° sind immer noch bis zu 90 % des Maximalertrags möglich.
Daher müssen Sie nicht unbedingt in teure Halterungen und besonderen Fixierungen investieren, so ein Aufwand rentiert sich meist nicht.
Welche Neigung und Ausrichtung ist bei einem Flachdach am besten?
Auf einem Flachdach ist eine Südausrichtung am effektivsten, wenn der Neigungswinkel der Module 30° bis 35° beträgt. Beachten Sie, dass die Module dann einen Reihenabstand benötigen, da sie sich sonst gegenseitig verschatten. Eine Ost-West-Ausrichtung ist genauso effizient, da die Module mit 10 bis 15° flacher aufgestellt sind und somit kein Reihenabstand nötig ist. Es können also mehr PV-Module aufgestellt werden.
Ob eine Süd- oder eine Ost-West-Ausrichtung besser ist, hängt davon ab, ob Sie einen Stromspeicher besitzen, oder der Strom dann produziert werden soll, wenn Sie zu Hause sind. Wenn Sie eher morgens und abends zu Hause sind, macht Ost-West mehr Sinn. Ansonsten ist eine Südausrichtung mit einem Stromspeicher zu empfehlen.
Ändert sich der beste Neigungswinkel im Sommer und Winter?
Ja, der ideale Neigungswinkel für PV-Module verändert sich im Sommer und Winter, da sich auch die Positionierung der Sonne im Wechsel der Jahreszeiten ändert. Im Sommer steht die Sonne hoch und im Winter eher tief.
Deshalb sind im Sommer steilere Winkel von etwa 40° sinnvoll, während im Winter flachere Winkel von etwa 20° den höchsten Ertrag bringen. Als Kompromiss hat sich für feststehende PV-Module ein Winkel von etwa 30° etabliert, dieser bildet die goldene Mitte und sorgt für den besten Ertrag in beiden Jahreszeiten.
Wenn Sie allerdings über eine verstellbare Aufständerung Ihrer Solarmodule verfügen, können Sie den Winkel nach der Jahreszeit einstellen und so den Ertrag der Anlage erhöhen.
Ist meine Dachneigung für eine Photovoltaikanlage geeignet?
Die optimale Dachneigung eines klassischen Satteldaches sollte zwischen 30 bis 55° betragen, das wäre ideal. Allerdings kann fast auf allen Dächer eine Photovoltaikanlage installiert werden. Auch Flachdächer kann man mit Solarmodulen bestücken und gewinnbringend mit Stützen passend ausrichten.
Wenn Ihre Dachneigung nicht optimal ist, schließt das eine Photovoltaikanlage nicht aus. Sie können sich mit verstellbaren Halterungen für die Solarmodule behelfen, diese lassen sich nach Belieben einstellen und erzeugen so den richtigen Winkel. Damit spielt es fast keine Rolle mehr, welche Neigung ihr Dach hat.
Tipps zur optimalen Ausrichtung der PV-Anlage
Es gibt einige wichtige Faktoren bei der Aufstellung von PV-Modulen. Die wichtigsten Tipps haben wir Ihnen hier zusammengefasst.
Mögliche Verschattungen vermeiden
Verschattungen auf den PV-Modulen können die Leistung erheblich beeinträchtigen. Daher sollten potenzielle Quellen von Verschattungen, wie Bäume und Gebäude vermieden werden. Es ist also ratsam, die PV-Module so zu positionieren, dass sie nicht verschattet werden. Dafür können Sie den potenziellen Standort einen Tag im Verlauf der Sonne beobachten und schauen, ob Schatten darauf fällt.
Der Standort ist entscheidend
Der Standort der Photovoltaikanlage ist ein wichtiger Faktor, denn umso näher Sie dem Süden kommen, desto niedriger sollte der Neigungswinkel der Solarmodule sein und umgekehrt. Im Norden benötigen Sie einen steileren Winkel. Das liegt an der Globalstrahlung, die am Äquator mit 90 Grad, also senkrecht auftrifft. Im Norden dagegen ist der Einfallswinkel deutlich flacher.
Vom Standort ist auch die Ausrichtung des Hausdaches abhängig, oftmals wurde bei der Planung des Hauses nicht unbedingt an eine PV-Anlage gedacht. Allerdings sind alle Himmelsrichtungen bis auf Norden sinnvoll für die Anbringung von Solarmodulen. Ebenso können unpassende Dachneigungen durch Aufständerung meist ausgeglichen werden
Moderne PV-Module mit besonderen Eigenschaften
Wenn Sie mit schwachem Licht oder einem ungünstigen Einfallswinkel der Sonnenstrahlung zu kämpfen haben, sollten Sie auf moderne Solarmodule wie HJT-, PERC-, TOPCon– oder Bifaziale Solarmodule zurückgreifen. Denn diese sind so konzipiert, dass sie auch mit wenig Licht oder diffuser Strahlung gute Stromerträge liefern können.
Fazit: Die perfekte Neigung und Ausrichtung
Um einen optimalen Ertrag mit Ihrer PV-Anlage zu erzielen, sollten Sie eine Südausrichtung mit etwa 30 Grad Neigungswinkel wählen. So wird am meisten Strom erzeugt, allerdings in den Mittagsstunden.
Wenn Sie kein Süddach zur Verfügung haben, ist eine Ost-West-Ausrichtung die beste Alternative, denn so können Sie die sonnenreichen Stunden am Morgen und Abend für sich nutzen. Hier ist ein Neigungswinkel von maximal 20 Grad zu empfehlen. Das ist besonders dann sinnvoll, wenn Sie keinen Stromspeicher besitzen.
Nur im Ausnahmefall sollten Sie auf eine Nordausrichtung zurückgreifen.
Aber auch mit einem Flachdach lassen sich gute Erträge erzielen, allerdings darf der Neigungswinkel dann 15 Grad nicht überschreiten.
Ansonsten ist auch eine Anbringung der Solaranlage an der Hausfassade möglich.
