So bestimmst du die richtige Dachneigung für die Photovoltaik
Du planst eine Photovoltaikanlage. Passt die Dachneigung? Und welche Bedeutung hat der Neigungswinkel überhaupt auf den zu erwartenden Solarertrag? Wir haben für dich nachgemessen.
Inhalt des Blogartikels
Bedeutung der Photovoltaik-Dachneigung
Immer wieder ist zu lesen, dass die Photovoltaik-Dachneigung beträchtlichen Einfluss auf den Ertrag hat. Das stimmt so nicht. Ausreichend Dachfläche vorausgesetzt, hängt die mögliche Solarstromernte vom Zusammenspiel von Dachneigung und Ausrichtung des Gebäudes beziehungsweise der Photovoltaikanlage ab. Eine Photovoltaikanlage sollte möglichst Richtung Süden ausgerichtet sein, aber auch andere Himmelsrichtungen sorgen für einen wirtschaftlichen Betrieb. Aber am effektivsten ist sie bei einem Sonnenlichteinfall auf die Solarzellen im 90-Grad-Winkel.
Nun steht die Sonne nicht den ganzen Tag an der gleichen Stelle, sondern wandert im Tagesverlauf. Im Süden Deutschlands ist die Einstrahlung höher als im Norden. Daher ist die Sonneneinstrahlung in Bayern mit 1.300 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter besser als in Schleswig-Holstein mit etwa 1.100 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Doch selbst das reicht für einen wirtschaftlichen Betrieb vollkommen aus. Die Jahreszeit beeinflusst den optimalen Neigungswinkel ebenfalls. Im Winter steht die Sonne tief, deshalb führt eine steilere Dachneigung in den Wintermonaten zu besseren Erträgen. Bei hohem Sonnenstand im Sommer hingegen ist eine flache Dachneigung von Vorteil. Optimal ist die Sonneneinstrahlung von Mai bis September. Aber auch im Winter – Oktober bis April – ergibt sich mit 350 bis 400 Watt pro Quadratmeter ein Solarertrag um die 35 Prozent.
In Deutschland werden die größten Solarerträge erzielt, wenn die Anlage in einem Winkel von circa 30 Grad Richtung Süden ausgerichtet ist. Einstrahlungs- oder auch Reflektionsverluste sind dann am geringsten. Normalerweise erzielst du die besten Ergebnisse mit einem Aufstellwinkel zwischen 10 und 50 Grad. Bei einer Dachneigung unter 25 Grad oder mehr als 60 Grad, verringert sich die Solarstromausbeute gerade einmal um etwa 10 Prozent.
Ähnlich wie bei der Dachausrichtung wirken sich veränderte Neigungswinkel meist eher marginal auf den Ertrag aus. Selbst bei Photovoltaikanlagen, die nach Südosten oder Südwesten ausgerichtet sind, sind bei einer Dachneigung zwischen 10 und 60 Grad die Ertragseinbußen kaum der Rede wert. Je mehr sich die Ausrichtung deiner Photovoltaikanlage von Süden wegbewegt, umso günstiger wirken sich geringe Neigungswinkel aus. So sind bei einer Modulneigung von 20 Grad und einer Ost-West-Ausrichtung Erträge von bis zu 90 Prozent möglich.
Kritisch wird es bei einer Ausrichtung nach Nordost, Nordwest bzw. Norden
Photovoltaikanlagen mit einer Dachneigung über 30 Grad erzeugen dann nur noch etwa 50 Prozent des Stromertrags einer nach Süden orientierten Anlage mit einer Neigung von 30 Grad. Aber: Photovoltaikanlagen sind inzwischen effizienter geworden und können auch diffuse Sonneneinstrahlung weitaus besser zur Solarstromproduktion einsetzten als noch vor einigen Jahren. Eine moderne auf der Nordseite montierte Anlage mit einer Dachneigung von 20 Grad erwirtschaftet immer noch 70 Prozent im Vergleich zu einer Ost- oder Westausrichtung, die etwa 85 Prozent vom Optimum produziert. Ist die Dachfläche entsprechend groß, kannst du diesen Unterschied beispielsweise durch zusätzliche Solarmodule ausgleichen. Heute ist es sowieso nicht mehr absoluter Standard, eine Anlage zu 100 Prozent nach Süden auszurichten.
Hersteller geben Laborwerte für den Photovoltaik-Ertrag an
Damit du beziehungsweise dein Solarteur die Leistung von Photovoltaikmodulen verschiedener Hersteller neutral bewerten und miteinander vergleichen kann, gibt es einheitliche Betriebsbedingungen (Standard-Testbedingungen), die weltweit Gültigkeit haben. Diese gehen von einer Sonnenlichteinstrahlung von 1.000 Watt (W) pro Quadratmeter bei senkrechtem Lichteinfall/Einfallswinkel von 48 Grad auf das Modul aus. Zudem wird eine Modultemperatur von 25 Grad Celsius und ein genau definiertes Solarlichtspektrum vorausgesetzt. Ideale Laborbedingungen gibt es in der Realität aber nicht. Da ist ein Baum schnell gewachsen und wirft einen langen Schatten, auch die neue Sat-Schüssel auf dem Dach oder der Neubau direkt gegenüber schlucken Sonnenlicht. Selbst beim Neubau kannst du nicht sicher sein, ob die aktuellen örtlichen Gegebenheiten stets unverändert bleiben.
Welche Neigung hat mein Dach?
Flach geneigte Dächer haben eine Neigung zwischen 3 und 20 Grad. Ab einer Dachneigung über 20 Grad handelt es sich um ein Steildach. In Deutschland gibt es hinsichtlich der Dachneigung sogar regionale Unterschiede. So sind Dächer mit 60 Grad Neigung eher im Norden des Landes zu finden, im Süden sind Dachneigungen um die 30 Grad vorherrschend. Doch welche Neigung hat dein Dach? Wenn du neu baust, ist es kein Problem das herauszufinden, denn die Angaben findest du in den Bauunterlagen. Im Zweifelsfall fragst du den Architekten oder Statiker. Das gilt auch für den Altbau, soweit das dann noch möglich ist. Gibt es keine Unterlagen, muss du nachmessen. Aber dazu ist es heutzutage nicht mehr zwingend erforderlich, im Dachboden auszumessen, um dann über den Satz des Pythagoras und den Sinuswert ans Ziel zu gelangen.
App zur Messung der Dachneigung
Kostenlose Apps – Neigungsmesser, Clinometer – machen inzwischen das Ermitteln einer Steigung oder Neigung ganz einfach. Du musst nicht einmal messen. Zum Maßnehmen werden einfach die Kanten des Smartphones verwendet, indem du sie an der Schräge anlegst.
Grundsätzlich ist jedes Dach für die Photovoltaik geeignet – auch das Flachdach
Doch je flacher ein Dach ist, desto problematischer wird es mit dem Selbstreinigungseffekt der Photovoltaik-Module. Bis etwa zu einem Neigungswinkel von 20 bis 25 Grad funktioniert dieser recht gut.
Übrigens: Zusätzliche Verschmutzungen der Module können sich wesentlich stärker auf die Solarleistung auswirken als eine um einige Grad erhöhte Dachneigung. Verschattungen führen ebenfalls oft zu spürbar größeren Ertragseinbußen als „schlechte Neigungswinkel“. Aber ein versierter Planer wählt generell den Neigungswinkel so, dass du mit deiner Photovoltaikanlage, über das ganze Jahr betrachtet, die optimalen Erträge erzielst. Flachdächer bieten den Vorteil, dass kein Neigungswinkel vorgeben ist. Du kannst daher durch die Aufständerung den Winkel der Anlage selbst bestimmen und optimieren.
Die Dachneigung stellt für die Photovoltaik meist kein Problem dar
Die meisten Schrägdächer sind für Photovoltaikanlagen gut geeignet. Einbußen an Solarstrom durch flachere oder steilere Winkel sind bei optimaler Südausrichtung gering. Mit zunehmender Abweichung verringern sich natürlich die Solarerträge, bewegen sich jedoch lange im wirtschaftlichen Bereich.
