In diesem Artikel dreht sich alles um den Neigungswinkel von Photovoltaikanlagen. Sie lernen, welchen Einfluss die Photovoltaik-Dachneigung auf die Stromproduktion und den Jahresertrag hat, welcher Winkel optimal (in Abhängigkeit zur Dachausrichtung) ist und vieles mehr.
Was ist der optimale Neigungswinkel für PV-Anlagen?
Der optimale Photovoltaik-Neigungswinkel liegt bei 30 bis 40° in Deutschland. Die beste Dachneigung ist abhängig von der Ausrichtung. Ab einer Abweichung zu Süden von 45 Grad sinkt die optimale Neigung langsam ab. Bei 90 Grad Abweichung liegt der optimale Neigungswinkel rechnerisch bei 0 Grad.
In Österreich liegt der perfekte Neigungswinkel bei 25 bis 30 Grad.
PV-Anlage mit einer Dachneigung von 35 Grad
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Warum hat die Dachneigung überhaupt einen Einfluss auf das Ergebnis? Das liegt in der Funktionsweise von Solarzellen begründet. Wenn Sonnenlicht in einem Winkel von 90 Grad auf das Modul trifft, bewegen sich die Elektronen mit maximaler Geschwindigkeit. Ergo fließt elektrischer Strom mit voller Leistung.
In den Frühlings- und Sommermonaten steht die Sonne Mittags optimal. In kälteren Phasen des Jahres ändert sich der Sonnenstand. Der Auftreffwinkel ändert sich. Theoretisch betrachtet ist der perfekte Neigungswinkel jeden Tag minimal anders.
In den Wintermonaten steht die Sonne viel tiefer am Himmel, deshalb ist im Winter ein größerer Neigungswinkel von Vorteil (siehe auch Photovoltaik im Winter)
Allerdings soll das Ziel ein möglichst hoher Jahresertrag sein, dieser wird bei etwa 35 Grad Neigung und Südausrichtung erreicht.
Photovoltaik Neigungswinkel Tabelle
Doch wie sieht es bei ihrem Dach aus? Mit der Neigungswinkel-Tabelle für Photovoltaikanlagen haben Sie den schnellen Überblick über ihre Ertragsmöglichkeiten.
Photovoltaik Neigungswinkel Tabelle
© K. Mertens – eigene Darstellung
Die Tabelle zeigt alle Neigungswinkel (0 bis 90 Grad) in Abhängigkeit von der Ausrichtung. Beim Optimum steht der Wert 100,0. Alle anderen Werte zeigen den möglichen Ertrag der PV-Anlage im Vergleich zur perfekten Neigung und Ausrichtung. Ein Wert von 94,1 ist gleichbedeutend mit einem Verlust von 5,9 Prozent.
Die blauen Werte in der Tabelle zeigen das jeweilige Optimum zur passenden Ausrichtung an.
Photovoltaik Neigungswinkel Rechner nutzten
Möchten Sie das noch genauer? Mit dem Photovoltaik-Neigungswinkel-Rechner lässt sich das berechnen.
Sie benötigen 4 Kenngrößen:
- Neigungswinkel
- Ausrichtung
- Max.-Leistung vom Solardach
- Globalstrahlung
Welchen weiteren Einflussfaktoren gibt es neben der Dachneigung für den Ertrag?
Neben der Dachneigung gibt es weitere Faktoren, die für den Ertrag der Solaranlage entscheidend sind:
Ausrichtung
Die Ausrichtung einer Photovoltaikanlage steht in einer Wechselbeziehung mit der Neigung bzw. der Dachneigung der PV-Anlage. Die bestmögliche Dachausrichtung ist genau in Richtung Süden. Man spricht dabei von einem Azimutwinkel von 0 Grad. Je größer die Abweichung, desto niedriger fällt der Jahresertrag aus.
Trotzdem lohnen sich die meisten Dächer in Deutschland. Dass Ost-West-Dächer mit Photovoltaik belegt werden, ist schon lange gang und gäbe. Neuerdings werden auch immer mehr Norddächer mit Solarmodulen ausgestattet.
Wirkungsgrad der Solarmodule
Der Wirkungsgrad der PV-Module ist entscheidend. Generell ist es empfehlenswert, das gesamte Dach zu belegen. Da die 10 kWp-Grenze weggefallen ist, gibt es da wenig einzuwenden.
Aktuelle PV-Module haben einen Wirkungsgrad von 18 bis 20 Prozent. Damit passen auf ein typisches Einfamilienhaus 8 bis 15 kWp. Da der Wirkungsgrad immer weiter steigt, sinkt die benötigte Fläche.
Schatten
Die Verschattung der Photovoltaikanlage kann zu Verlusten führen. Das sollte bei der Planung der Photovoltaikanlage bedacht werden. Vor allem im Winter, wenn der Sonnenstand niedriger ist, kommt es häufig zu Schatten auf den Modulen.
Da diese in Reihe geschaltet sind, führt schon wenig Schatten zur Verschlechterung des gesamten Strangs. Moderne Wechselrichter können dieses Problem mit MPP-Trackern teilweise ausgleichen. Bei viel Schatten sind PV-Leistungsoptimierer oder Modulwechselrichter sinnvoll.
Standort
Der Standort hat einen großen Effekt. So kann beispielsweise in der Sahara deutlich mehr Solarstrom produziert werden. Mehr zum Thema Photovoltaik-Standort finden Sie hier.
Die Globalstrahlung der Sonne wird in Richtung Norden (weg vom Äquator) immer schwächer. In Deutschland kann im Mittel mit 1171 kWh/m² (Daten von 2020) gerechnet werden. Das bringt einen Photovoltaik-Ertrag von etwa 1000 kWh pro kWp installierter Nennleistung.
Wie ermittelt man die Dachneigung?
Die einfachste Möglichkeit ist die Verwendung einer App für das Handy. Damit müssen Sie nur noch das Smartphone auf die Dachfläche legen und es zeigt den passenden Winkel an.
Alternativ können Sie die Dachneigung aus dem Bauplan vom Dachstuhl ermitteln.
Manchmal ist der Neigungswinkel sogar eingezeichnet, ansonsten reicht ein Winkelmesser oder ein Geodreieck aus.
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Die umständlichere Methode ist es auf den Dachoden zu gehen und zwei Längen abzumessen und in einen passenden Rechner einzutragen.
Welcher Winkel ist für Flachdächer optimal?
Flachdächer haben von Natur aus nur eine geringe Neigung (Dachneigung von 0-10°). Man könnte meinen, eine Aufständerung gemäß Optimum ist eine gute Lösung, allerdings bedeuten hohe Winkel, auf dem Flachdach, auch längere Schatten. So muss der Reihenabstand vergrößert werden.
Mehr zu Photovoltaik-Flachdächern gibt es in diesem Ratgeber.
Auch Solarmodule auf das Dach flach auflegen ist fragwürdig, weil die Selbstreinigung so nicht stattfinden kann. Ab einem Winkel von etwa 15 Grad werden Verunreinigungen durch Regen von alleine entfernt. Bei niedrigen Neigungswinkel wird eine regelmäßige Reinigung der PV-Anlage notwendig, das vermindert die Rendite.
Daher gilt eine Aufständerung zwischen 15 und 20 Grad als optimal.