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Azimut

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

21.10.2020

Letztes Update

17.08.2022

 

Azimut – Definition, Bedeutung in der Photovoltaik, Verfahren zur Bestimmung des Azimuts

Inhalt des Wiki-Artikel

Azimut einfach erklärt – Bedeutung für die Photovoltaik

Azimut ist ein Begriff aus der Astronomie. Laut Definition ist das Azimut der Winkel zwischen der Vertikalebene eines Gestirns und der Südhälfte der Meridianebene, der Winkelgrad wird von Süden über Westen, Norden und Osten gemessen. Neben der Höhe ist das Azimut eine der beiden Koordinaten des Horizontalsystems. In Formeln wird es durch ein A dargestellt. Außer dem astronomischen gibt es weitere definierte Azimute, beispielsweise sind in der Landesvermessung das Azimut der geodätischen Linie und das Azimut des Normalschnitts gängig, in der Mathematik steht Azimut für diejenige Koordinate in Kugelkoordinaten, deren Koordinatenlinien Breitenkreise sind. Anhand des astronomischen Azimuts werden Photovoltaikanlagen ausgerichtet.1

Der Azimut-Winkel in der Photovoltaik

Bei solar erzeugtem Strom spielt die Ausrichtung der dazu genutzten Photovoltaikanlage, kurz PV-Anlage, eine entscheidende Rolle im Hinblick auf die Effizienz. Ist die Ausrichtung einer PV-Anlage optimal, erhöht sich der Ertrag. Umso weiter nach Süden eine Anlage ausgerichtet ist, desto höher ist der Stromertrag. Dies liegt daran, dass Photovoltaikmodule, die im rechten Winkel zur stärksten Sonneneinstrahlung stehen, die höchste Lichtausbeute und damit auch die höchste Effizienz haben – und die stärkste Sonneneinstrahlung kommt aus Richtung Süden. In der Photovoltaik wird ein Azimut-Winkel von 0° als Referenz für die Ausrichtung genutzt. Jede Abweichung vom Referenzwinkel bedeutet einen Leistungsabfall.

Eine nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten geplante PV-Anlage weist also im besten Fall einen Azimut-Winkel von 0° auf. Öffnet sich der Winkel nach Westen, wird dies mit positiven Werten angegeben, zum Beispiel weist eine nach Südwesten ausgerichtete Photovoltaikanlage einen Winkel von + 45° auf. Eine Abweichung gen Osten wird durch negative Werte angezeigt, ein Winkel von – 45° zeigt an, dass die PV-Anlage nach Südosten ausgerichtet ist. In der Praxis kann ein weniger günstiger Azimut-Winkel durch einen optimalen Neigungswinkel der PV-Anlage in großem Maß ausgeglichen werden, ist der Neigungswinkel ebenfalls ungünstig, ist der Einsatz von Dünnschicht-Modulen empfehlenswert, die auch in diesem Fall noch eine hohe Leistung erbringen.

Wie hoch der solare Ertrag bei einer PV-Anlage mit einem optimalen Neigungswinkel von 30° ist, zeigt die folgende Tabelle. Der Stromertrag bei Südausrichtung wurde auf 100 Prozent festgesetzt:

Azimut: ± 10° ± 20° ± 30° ± 40° ± 50° ± 60° ± 70° ± 80° ± 90° ± 100° ± 110°
Ertrag: 100 % 99 % 99 %  97 % 96 % 94 % 91 % 88 % 85 % 82 % 79 %


Selbst mit einer Abweichung von 110° zum perfekten Winkel kann eine PV-Anlage also durchaus noch eine zufriedenstellende Leistung erbringen. Kristalline Dickschicht-Solarzellen arbeiten bis zu einem Stromertrag von etwa 75 % noch wirtschaftlich, wird dieser Wert unterschritten, können immer noch Dünnschicht-Solarzellen eingesetzt werden. Berücksichtigt werden muss aber auch die Solardegradation, also Alterungserscheinungen der Anlage, mit denen ein Wirkungsverlust einhergeht. Über 20 Jahre hinweg ist mit einem Verlust von rund 10 Prozent zu rechnen.2

Das Azimut berechnen oder über Karten bestimmen

Genau berechnen kann den Azimut eine Fachkraft aus dem Photovoltaikanlagenbau. Es ist aber auch möglich, ihn näherungsweise selbst zu bestimmen. Zwei Verfahren sind gängig, für das erste sind ein Lageplan vom Gebäude und ein Geodreieck erforderlich. Der Lageplan kann beim zuständigen Vermessungsamt angefordert werden, alternativ ist auch eine detaillierte Landkarte ausreichend. In der Regel sind Vermessungspläne und Karten nach Norden ausgerichtet, das Geodreieck wird im Süden bei null angesetzt. Auf der Skala kann dann die Abweichung der Dachausrichtung abgelesen werden. Liegt der Azimut bei 180°, dann ist die PV-Anlage nach Norden ausgerichtet, bei – 90° nach Osten und bei + 90° nach Westen.

Für das zweite Verfahren braucht man Google Maps beziehungsweise Google Earth. Dort wird die Adresse des Gebäudes eingegeben, auf dem eine Photovoltaikanlage errichtet werden soll. In der D2-Ansicht kann mittels eines Kompasses das Dach des Gebäudes gedreht werden, bis es parallel zur unteren Kante des Browserfensters steht. Über den Reiter „Hinzufügen“ sowie die Unterpunkte Ansicht und Richtung kann man sich nun den Azimut anzeigen lassen.3

Azimut und Elevation bei Antennen

Wie bei Photovoltaikanlagen wird bei Antennen ebenfalls das Azimut bemüht, um sie richtig auf einen Satelliten auszurichten. Berechnen lässt sich der Azimut-Winkel (A) für Antennen mit Hilfe der geografischen Länge (L) und Breite (B) des Empfangsortes sowie der geografischen Länge der Satellitenposition (P). Die Formel zur Berechnung des Azimuts lautet:

 
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Eine Antenne, die sich auf der Äquatorebene befindet und zu einem darüber stehenden Satelliten ausgerichtet wird, zeigt senkrecht zum Satelliten. Liegt der Standort weiter nördlich oder südlich, verändert sich der Neigungswinkel zum Satelliten. Die Elevation, also die Höhe des Satelliten über dem Horizont, muss beim Ausrichten der Antenne miteinbezogen werden. Der ideale Winkel ist abhängig davon, auf welchem Breitengrad sich die Antenne befindet. Dieser Winkel wird Elevationswinkel (E) oder Erhöhungswinkel genannt und kann mit Hilfe der folgenden Formel bestimmt werden:

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Bei der Ausrichtung einer Empfangsantenne ist der Elevationswinkel der vertikale Winkel bei der Spiegeleinstellung, je nach Standort beträgt er 27° bis 35°. Der Azimut-Winkel ist der horizontale Winkel bei der Spiegeleinstellung, auch er ist standortabhängig. Welcher Einstellungswinkel passend für den Standort der Antenne ist, kann aus Azimut-Elevations-Tabellen abgelesen werden. Beispielsweise liegt der Azimut-Winkel für den Satelliten Astra in Berlin bei 172,7°, der Elevationswinkel bei 29,7°.4
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