Die meisten Schrägdächer eignen sich bei weitgehender Ausrichtung nach Süden auch für Photovoltaikanlagen. Je stärker die Ausrichtung vom Süden abweicht, umso größer sind die Effekte unpassender Neigungswinkel.
Zusammenhang von Photovoltaik-Ertrag und Dachneigung
Welche Dachneigung liefert die besten Erträge?
Theoretisch kann die Sonnenenergie dann bestmöglich genutzt werden, wenn die Sonne im rechten Winkel auf die Photovoltaikmodule trifft. In der Praxis spielen jedoch noch weitere Faktoren eine wichtige Rolle dabei, wie effektiv Ihre Anlage arbeitet und wie viel Strom produziert wird:
- Standort: Je näher ein Standort am Äquator liegt, umso höher ist der Sonnenstand. Die Unterschiede machen sich bereits innerhalb Deutschlands bemerkbar. Deshalb sind für den Norden des Landes steilere Dachneigungen, für den Süden flachere optimal.
- Jahreszeit: Der Einstrahlungswinkel der Sonne ist mit 60 Grad im Sommer deutlich steiler als im Winter (20 Grad). Da 75 % der Erträge in den Sommermonaten erzielt werden, wird der optimale Neigungswinkel der Solarmodule danach berechnet.
- Ausrichtung: Als ideal gilt eine Ausrichtung der Solarmodule direkt nach Süden. Allerdings hat sich mittlerweile in der Praxis erwiesen, dass auch größere Abweichungen von der Südausrichtung den Ertrag nur in geringem Ausmaß reduzieren.
Mit moderner Photovoltaik-Technologie kann heute für fast jedes Dach die richtige Anlage mit guten Erträgen konzipiert werden.
Die optimale Dachneigung
In Deutschland ist eine Dachneigung von 30 bis 35 Grad optimal für wirtschaftliche Erträge Ihrer Photovoltaik-Anlage. Ist die Anlage direkt nach Süden ausgerichtet, wirken sich auch größere Abweichungen vom idealen Neigungswinkel nur geringfügig aus, die Verluste bewegen sich im mittleren einstelligen Prozentbereich. Je weiter die Ausrichtung von der Südrichtung abweicht, umso gravierender wirkt sich eine zu steile Dachneigung aus. Das bedeutet: Je mehr Ihre Anlage nach Osten oder Westen ausgerichtet ist, umso flacher sollte die Neigung sein.
Süddächer haben meistens die optimale Ausrichtung
Mit optimaler Dachausrichtung und Dachneigung lohnt sich Photovoltaik. | Bildquelle: Solaranlagen-Portal.com
Neigung durch Aufständerung optimieren für Photovoltaik
Bei der Installation einer Photovoltaikanlage ist nicht allein die Dachneigung wichtig, sondern vielmehr die Neigung der Solarmodule. Bei Schrägdächern sind beide Neigungswinkel erst einmal gleich, weil die Module meistens parallel zum Dach montiert werden. Durch eine entsprechende Aufständerung kann eine zu flache Neigung des Daches ausgeglichen werden. Dabei richtet die Metallkonstruktion die Module entsprechend der optimalen Neigung auf. Bei PV-Anlagen auf Flachdächern werden die Module grundsätzlich durch ein Metallgestell auf den optimalen Neigungswinkel aufgestellt, um die fehlende Neigung des Daches auszugleichen.
Aufständerung auf Schrägdächern
Als Alternative zur parallelen Montage der Solarmodule zum Schrägdach gibt es zwei Möglichkeiten der Aufständerung:
- Müssen nur kleine Differenzen im Bereich von 5 bis 7 % ausgeglichen werden, können die Solarmodule mit Trapezblechen aufgeständert werden. Die Befestigung der Module erfolgt über Trapezblechschellen.
- Größere Neigungswinkel lassen sich über Dreieckstützen realisieren. Für die nötige Stabilität werden die Stützen durch querverlaufende Montageträger verstärkt.
Aufständerung auf Flachdächern
Auf das Flachdach werden Stützensysteme im gewünschten Winkel montiert, die die Solarmodule aufnehmen. Ist eine hohe Windlast zu erwarten, kommen Aufständerungen mit Rückwandverkleidung zum Einsatz.
Tipp: Bei begrünten Flachdächern mit Photovoltaik werden Stützen mit erhöhter Bodenfreiheit verwendet, um ausreichend Distanz zwischen Solarmodul und Bewuchs zu gewährleisten.
Aufständerung auf Garagen oder Carports
Für diese Dächer sind einzelne Module mit integriertem, ausklappbarem oder starrem Dreiecksrahmen erhältlich. Um eine optimale Neigung zu erzielen, sollten die Rahmen flexibel anpassbar sein.
Nachführsysteme für Photovoltaikanlagen
Mit einem Nachführsystem lässt sich der optimale Neigungswinkel wie auch die Ausrichtung der Solarmodule an die Jahreszeit anpassen. Die Systeme sorgen dafür, dass sich die Solarmodule in ihrer Ausrichtung über das Jahr hinweg der Sonnenbahn angepasst. Ein entsprechendes Nachführsystem kann ein- oder zweiachsig sein und so die Module vertikal und/ oder horizontal drehen.
Nachführsysteme bestehen aus beweglichen Gestellen, die über Motoren die Solarmodule optimal ausrichten. Dies geschieht über eine Steuerung. Man unterscheidet dabei astronomische Steuerungen, die den errechneten Sonnenstand der Jahres- und Tageszeit am Standort zugrunde legen und die Sensorsteuerung, bei der ein Einstrahlungssensor nach der optimalen Strahlung sucht und Module entsprechend bewegt. Besonders in Regionen mit sehr wechselhaften Witterungsbedingungen liefern sensorgesteuerte Nachführsysteme die besten Ergebnisse.
- Einachsige Nachführsysteme sind in einer Richtung beweglich – also entweder horizontal zur Optimierung der Ausrichtung oder vertikal zur Optimierung der Dachneigung.
- Zweiachsige Nachführsysteme passen die Solarmodule sowohl in Ihrer Neigung als auch in Ihrer Ausrichtung an den Sonnenstand an und stellen damit bei jedem Wetter und zu jeder Jahreszeit optimale Stromerträge sicher.
Mit einem Nachführsystem kann der Ertrag Ihrer Photovoltaikanlage um bis zu 40 % Prozent verbessert werden. Allerdings sind diese Systeme teuer und aufwendig zu warten, eine Photovoltaikanlage mit Nachführsystem kostet bis zu 35 % mehr. Im Vergleich zu den hohen Kosten für Photovoltaik ist ein solches System nicht in jedem Fall lohnenswert. Deshalb sollten Sie genau prüfen, ob sich diese Investition für Ihre PV-Anlage lohnt. In Deutschland und ganz Mitteleuropa gibt es außerdem einen hohen Anteil an diffuser Sonneneinstrahlung, sodass auch bei nicht immer optimaler Dachneigung und Ausrichtung ein guter Stromertrag erzielt wird. Der Einfluss von Verschattung auf den optimalen Ertrag ist grundsätzlich höher einzuschätzen als der Einfluss der Dachneigung.
Eine optimale Installation sollten Sie immer einem Fachbetrieb überlassen. Dieser berät Sie auch über die Notwendigkeit und Wirtschaftlichkeit eines Nachführsystems. Weitere Informationen zum Einfluss der Himmelsrichtung finden Sie im Beitrag über Photovoltaik und Dachausrichtung.
Wie kann ich die Neigung meines Dachs berechnen?
Um Ihre Dachneigung zu berechnen, messen Sie von einem beliebigen Punkt aus die Länge und Höhe für ein rechtwinkliges Dreieck aus, am einfachsten geht dies in einem begehbaren Dachboden mit direktem Zugang zur Dachschräge. Für ein konkretes Ergebnis ist die Einhaltung des rechten Winkels entscheidend, diesen legen Sie zum Beispiel mit einer Wasserwaage oder einem Winkelmesser fest. Anschließend berechnen Sie aus den Maßen den Winkel zwischen Gerade (Geschossdecke) und Dachschräge mit dem Satz von Pythagoras (a²+b²=c²) und der Sinusfunktion Ihres Taschenrechners.
Lohnt sich ein Nachführsystem für meine private Photovoltaikanlage?
Nachführsysteme sind in der Regel umso wirtschaftlicher, je größer die PV-Anlage ist. Für private Anlagen auf einem annähernd nach Süden ausgerichteten Dach und der Neigung von 30 bis 35 % ist ein Nachführsystem in vielen Fällen eine verzichtbare Investition.
Was ist die diffuse Sonneneinstrahlung?
Dies ist der Anteil der Sonnenstrahlen, die nicht direkt von der Sonne auf die Erde strahlt, sondern durch Einstrahlwinkel, Wolken, Luftfeuchtigkeit und Luftverschmutzung gestreut wird. Die Solarmodule können auch aus der Diffus-Strahlung Strom erzeugen.
Auf welchen Neigungswinkel beziehen sich die Ertragsangaben der PV-Anlagenhersteller?
Die Ertrags- und Leistungsangaben der Hersteller beziehen sich immer auf eine optimale Dachneigung sowie die optimale Ausrichtung der Solarmodule bei idealer Wetterlage. Weichen diese Parameter ab, verändert sich auch der Ertragswert Ihrer Anlage.