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Auswirkungen der PV Neigung auf den Ertrag

Die optimale Dachneigung beträgt immer 90° zum aktuellen Sonnenstand. Wie bereits im Punkt Standort erwähnt, ist der Sonnenstand umso höher, je näher sich der Standort am Äquator befindet. Folglich ist im Norden Deutschlands für eine PV Anlage eine steilere Dachneigung besser, im Süden dagegen eine flachere.
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Der optimale Aufstellwinkel beträgt in Deutschland ca. 30° - 35°. Bei einer nach Süden ausgerichteten Anlage kann der Winkel stark nach oben oder unten abweichen (+/- 30 Grad), die Auswirkungen auf den Ertrag bleiben im einstelligen Prozentbereich. Je weiter die Dachfläche jedoch von der optimalen Ausrichtung Süden abweicht, desto mehr wirkt sich eine steile Montage negativ aus, da sich das Dach zunehmend selbst verschattet. Je mehr die Anlage also nach Osten oder Westen abweicht, desto flacher sollte die Neigung der Module sein.

Anhand des folgenden Diagramms kann man das sehr schön nachvollziehen. Die Daten habe ich von PVGIS für den Standort der Anlage High-Light entnommen. Da hier keine störenden Berge im Weg sind, kann diese Tabelle als sehr repräsentativ für andere Standorte ohne nennenswerte Schattenspender betrachtet werden. Wie sich die prozentuale Abweichung vom maximalen Stromertrag in Kilowattstunden und Stromvergütung für Ihren Standort niederschlägt, können Sie mit unserem Photovoltaik Rechner herausfinden.

Prozentanteil vom maximal möglichen Ertrag in Abhängigkeit der Ausrichtung und der Dachneigung Generell steht die Sonne im Sommer sehr hoch, im Winter dagegen äußerst tief. Das bedeutet, dass ein flaches Dach im Sommer und ein steiles Dach im Winter Ertragsvorteile hat. Ein weiterer Vorteil des steilen Daches:

In schneereichen Gebieten rutscht der Schnee früher und besser ab. Generell gilt, dass ein steileres Dach einen besseren Selbstreinigungseffekt hat, da Verschmutzungen wie Staub, Blütenstaub, Vogelkot etc. besser weggespült werden. Der Selbstreinigungseffekt funktioniert etwa bis zu einem Winkel von 20 bis 25 Grad. Bei noch flacheren Anstellwinkeln muss mit einer bleibenden Verschmutzung der Module gerechnet werden. Lässt sich ein geringes Dachgefälle nicht umgehen, so sollten rahmenlose Module gewählt werden, da bei diesen der Schmutz nicht am Rahmen hängen bleiben kann. Ansonsten sollte man eine Reinigung alle ein bis zwei Jahre einkalkulieren (siehe auch Punkt "Reinigung") Bei einem flachen Dach muss im Winter auch die größere Schneelast, die gegenüber einem steilen Dach auf den Modulen lastet berücksichtigt werden. Bei einem Flachdach kann man durch Aufständerung der Module den Neigungswinkel so einstellen, dass er für den Standort optimal ist. Wenn Sie eine Photovoltaik Anlage neu bauen wollen, lassen Sie sich am besten mehrere Angebote zukommen um vergleichen zu können, wie Fachbetriebe die Neigung der Photovoltaikanlage planen.

Vergleichen wir also zwei Fotovoltaikanlagen mit unterschiedlichen Dachschrägen an zwei wolkenlosen Tagen im Jahr 2008. Die Anlage, deren Leistungskurve gelb dargestellt ist, hat eine Neigung von 40 Grad, die blaue (die sich durch Überschneidung mit der gelben Fläche grün darstellt) repräsentiert eine Anlage mit einer Neigung von 25 Grad. Da alle Werte auf 1 kWp normiert sind, kann jede beliebige Anlage, auch wenn die Anschlussleistungen stark voneinander abweichen verglichen werden.

Anlagenvergleich unterschiedliche Dachschrägen Frühjahr

Es ist gut zu erkennen, dass die Anlage auf einem steilen Dach an diesem wolkenlosen Februartag ganz klar die besseren Voraussetzungen hat. Durch den niedrigen Sonnenstand ist diese Anlage zu diesem Zeitpunkt eindeutig im Vorteil. Der Unterschied macht mehr als 1 kWh/kWp Tagesertrag aus. Schön zu erkennen ist auch, dass die Anlage auf dem flachen Dach nicht genau nach Süden ausgerichtet ist, sondern 28 Grad Richtung Osten zeigt. Dadurch ist die gesamte Ertragskurve weiter nach links versetzt, da die Sonnenstrahlen früher eingefangen werden.

Anlagenvergleich unterschiedliche Dachschrägen Mai

Im Mai sieht das schon ganz anders aus. Leider gab es 2008 im Juni und Juli bei diesen Anlagen keine wolkenfreien Tage mehr, der Effekt wäre zu dieser Zeit noch stärker hervorgetreten. Aber auch so ist deutlich zu erkennen, dass die Anlage mit der geringen Modulneigung jetzt die Nase vorne hat. Insgesamt hat diese Anlage an diesem Tag etwa 0,8 kWh/kWp mehr Ertrag gebracht als die Anlage mit steiler Modulneigung. Hier kommt der Ostversatz der Anlage noch viel extremer zur Geltung.

Dachneigung der Anlage "High-Light":

Die Dachneigung beträgt bei der Anlage "High-Light" 33 Grad. Diese 33 Grad können aus dem Bauplan entnommen werden, oder einfach durch Anlegen eines Geodreiecks oder Winkelmessers ermittelt werden. Schauen wir doch mal bei PVGIS, was dort für den Standort der Anlage als optimaler Winkel für das Dach errechnet wird:

Bestimmung der optimalen Dachneigung

Wie wir sehen, wäre die optimale Dachneigung für den Standort der Anlage "High-Light" 36 Grad. Dabei kämen wir auf einen Jahresertrag von 1030 kWh/kWp. Wie macht sich die um 3 Grad reduzierte Dachneigung im Ertrag bemerkbar? Schauen wir nach:

Ergebnis Dachneigung Anlage "High-Light"

Wie schön! Obwohl die Dachneigung laut PVGIS von der optimalen Dachneigung abweicht, ist das Ergebnis trotzdem gleich. Anscheinend wirken sich die 3 Grad in diesem Fall nicht weiter aus.

Wie würde das Ergebnis aber bei größeren Abweichungen aussehen?

  • 10 Grad: 955 kWh/kWp
  • 20 Grad: 1000 kWh/kWp
  • 40 Grad: 1030 kWh/kWp
  • 50 Grad: 1010 kWh/kWp
  • 60 Grad: 964 kWh/kWp

Zu beachten ist, dass alle Werte bei optimaler Südausrichtung ermittelt wurden. Bei einer Dachneigung von 20 Grad würde der Unterschied gerade mal 3% betragen. Klingt nicht nach viel. Rechnen wir kurz hoch, was das in 20 Jahren ausmacht:

Die Anlage "High-Light" hat eine Generatorleistung von 10,08 kWp. Die Einspeisevergütung beträgt für das Inbetriebnahmejahr 2007 49,21 Ct/kWh

  • Bei 33°: 1030 kWh/kWp x 10,08 kWp x 49,21 Ct/kWh x 20 Jahre = 102.184 Euro
  • Bei 50°: 1000 kWh/kWp x 10,08 kWp x 49,21 Ct/kWh x 20 Jahre = 99.207 Euro

Das sind dann immerhin fast 3.000 Euro, die nach 20 Jahren weniger vom Energieversorger überwiesen werden. Aber aufgepasst. Bei größeren Abweichungen der Ausrichtung nach Ost oder West wird der Unterschied größer!

PVGIS liefert uns noch mehr. Mich interessiert z. Bsp., zu welcher Zeit im Jahr die Dachneigung meiner Anlage optimal ist. Dazu gebe ich wieder meinen Standort und meine Daten ein und klicke rechts oben auf "Monthly radiation". Dann das Häkchen nur bei "optimal inclination angle" machen.
Das Ergebnis sieht so aus:

Optimale Dachneigung je Monat

Das ist für den gewählten Standort und die eingegebene Ausrichtung des Daches zu jedem Monat die optimale Dachneigung. Für die Anlage "High-Light" mit 33° Dachneigung wären also so in etwa die Zeiten Anfang April und Ende August optimal. Anhand dieser Tabelle kann man sehr schön erkennen, wie sich die unterschiedlichen Dachneigungen auswirken. Wer ein flaches Dach hat, wird im Juni/Juli absolute Toperträge einfahren, wer ein sehr steiles Dach hat, der wird im Dezember und Januar im Vergleich zu anderen Anlagen sehr gute Erträge einfahren.

Beim Vergleich zweier unterschiedlicher Tage der Anlage "High-Light" macht sich das so bemerkbar:

Vergleich Einstrahlungswerte zu unterschiedlichen Jahreszeiten

Wie zuvor erwähnt, müsste die ideale Zeit Anfang April und Ende August sein. Die ungünstigste Zeit etwa zum Jahreswechsel. Anfang April gab's keinen wolkenlosen Tag, also nehmen wir den 28.03.2008.
Was kann ich erkennen? Am 28.03.08 habe ich natürlich bereits eine wesentlich längere Sonnenscheindauer als am 21.12. Der 21.12. ist übrigens der Tag, an dem die Sonne am kürzesten scheint, da ist nämlich Sonnenwende. Am 28.03. sind Sonnenauf- und Sonnenuntergang bereits rund 2 Stunden früher bzw. später. Wie kommt jetzt die Dachneigung ins Spiel? Diese macht sich durch die kW/kWp Werte (also die Höhe der Kurve) bemerkbar. Am 28.03.08 hat die Anlage einen Spitzenwert von 965,18 W/kWp, wogegen der Spitzenwert am 21.12.07 nur 725,00 W/kWp beträgt.

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Dieser Artikel wurde erstellt von: Christian Märtel, Redakteur Photovoltaik-Web.de
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