Photovoltaik: Ausrichtung und Standort

Nur unter idealen Bedingungen liefert eine Photovoltaikanlage den maximalen Ertrag. Hierbei sind vor allem die Dachausrichtung und der Neigungswinkel wichtig. Wie sich die beste Ausrichtung für eine PV-Anlage bestimmen lässt und welche Abweichungen davon als akzeptabel gelten dürfen, verrät dieser Ratgeber.

Wie ermittelt man die beste Ausrichtung für eine Photovoltaikanlage?

Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) wird idealerweise so ausgerichtet, dass die Sonne so oft wie möglich im rechten Winkel auf die Solarzellen trifft. Nur in diesen Momenten können die Solarmodule ihre maximale Leistung erbringen.

Die Sonne verändert jedoch ständig ihren Stand am Himmel, und zwar sowohl im Laufe eines Tages als auch im Laufe der Jahreszeiten. Da die Solarmodule in der Regel unbeweglich auf dem Dach montiert werden, gilt es also, die optimale Ausrichtung für die PV-Anlage zu bestimmen, sodass im Durchschnitt der höchstmögliche Ertrag gewonnen wird. Entscheidend ist dabei, auf welchem Breitengrad das Haus steht, nach welcher Himmelsrichtung das Dach ausgerichtet wird und in welchem Winkel die Solarmodule geneigt sind.

Am besten berücksichtigt man in der Planung eines neuen Hauses bereits die Photovoltaik bei dessen Ausrichtung. Leichte Abweichungen wirken sich auf den Ertrag nur geringfügig aus. Eine größere Rolle spielen eventuelle Verschattungen, auf die wir am Ende des Artikels näher eingehen.

Im Zusammenhang mit der Dachausrichtung einer Photovoltaikanlage spricht man vom sogenannten „Azimutwinkel“. Der Begriff stammt aus der Astronomie und bezeichnet die Abweichung in Grad von einer Himmelsrichtung. Die für Photovoltaik optimale Ausrichtung ist nach Süden orientiert – hier beträgt der Azimutwinkel 0°. Bei einer Ausrichtung direkt nach Osten beträgt er 90°, bei einer Ausrichtung direkt nach Westen -90°. Grundsätzlich ist der Westen dem Osten vorzuziehen, da die Leistung konstanter und somit der Energieertrag etwas höher ist.

Die Dachausrichtung eines bereits gebauten oder geplanten Hauses lässt sich dem Bauplan entnehmen. Dabei gilt: Eine Abweichung von bis zu 45° bei der Ausrichtung der Photovoltaikanlage ist kaum nachteilig. Ist das Dach also nach Südwest oder Südost orientiert, können Hausbesitzer noch mit einem Ertrag von rund 95 % des Maximalwerts rechnen (Verlust unter 5 %).

Eine Photovoltaikanlage mit Ost-West-Ausrichtung kann noch immer etwa 80 % des Maximalertrags liefern. Wird die PV-Anlage für den Eigenverbrauch genutzt, bringt diese Ausrichtung sogar einen Vorteil mit sich: Statt einem einzelnen Leistungshoch am Mittag gibt es zwei kleinere Hochs am Vor- und Nachmittag. Außerdem können bei der Ost-West-Ausrichtung Solarmodule auf beiden Seiten des Daches platziert werden. Die dadurch gewonnene Fläche gleicht den Verlust durch die nicht optimale Dachausrichtung wieder aus.

Einzig eine nach Norden ausgerichtete Photovoltaikanlage ist nicht zu empfehlen. Die entstehenden Verluste sind dann in der Regel sehr groß, sodass geprüft werden muss, ob sich eine Photovoltaikanlage hier überhaupt lohnt.

Die beste Dachausrichtung für Photovoltaikanlagen auf einen Blick

• optimale Ausrichtung: nach Süden (0°)
• Abweichung bis 45° (Südwest- oder Südost-Ausrichtung): Verlust unter 5 %
• Abweichung von 90° (Ost-West-Ausrichtung): Verlust etwa 20 %
• Photovoltaikanlage mit Ausrichtung Norden, Nordwest, Nordost: eher nicht zu empfehlen

Die Ausrichtung der Photovoltaikanlage lässt sich mithilfe sogenannter Nachführsysteme zusätzlich unterstützen. Solche Systeme richten die Solarmodule im Laufe des Tages so aus, dass diese bestmöglich der Sonne ausgesetzt sind. Es lassen sich – je nach Modell – sowohl die Ausrichtung nach der Himmelsrichtung als auch der Neigungswinkel kontrollieren.

Die zweite wichtige Komponente bei der Ausrichtung der Photovoltaikanlage ist der Neigungswinkel. Er legt fest, in welchem Winkel die Solarmodule auf dem Dach platziert werden und somit auch, in welchem Winkel die Sonnenstrahlen darauf fallen. Der Einfallswinkel des Sonnenlichts ist nicht konstant, da die Sonne etwa um die Mittagszeit höher steht als abends oder morgens. Hinzu kommt, dass der Einfallswinkel des Sonnenlichts sich auch im Laufe eines Jahres verändert: Im Sommer steht die Sonne höher am Himmel als im Winter.

Es ist daher nicht möglich, den „einen“ optimalen Neigungswinkel für die Ausrichtung der PV-Anlage festzulegen. Vielmehr müssen Kompromisse gemacht werden: Am besten wird der Winkel so gewählt, dass die Solaranlage im Jahresdurchschnitt den höchstmöglichen Ertrag liefert. Für Deutschland liegt dieser etwa zwischen 30 und 35° – je nach dem Breitengrad des Standorts. In Süddeutschland sollte der Winkel der Photovoltaikanlage im Vergleich zu Norddeutschland eher etwas flacher gewählt werden, da die Sonne insgesamt höher am Himmel steht.

Da die Solarmodule in aller Regel direkt auf dem Dach platziert werden, sind der Ausrichtung der PV-Anlage auch in Bezug auf den Neigungswinkel Grenzen gesetzt. Jedoch gilt auch hier: Gewisse Abweichungen schmälern den Ertrag kaum. Insbesondere wenn die PV-Anlage nach Süden ausgerichtet ist, kann der Winkel um bis zu 30° abweichen, ohne dass größere Verluste zu verzeichnen sind (Verlust im einstelligen Prozentbereich).

Allerdings ist zu berücksichtigen, dass sich bei einer Ost-West-Ausrichtung der Photovoltaikanlage das Dach teilweise selbst verschattet – hier sind niedrigere Neigungswinkel wirkungsvoller. Insgesamt sind deshalb die meisten Schrägdächer für die Installation einer Photovoltaikanlage gut geeignet.

Tipp: Auch wenn niedrigere Neigungswinkel bisweilen vorteilhaft sind, wirken sie sich nachteilig auf die Selbstreinigung der Solarmodule aus: Schmutz, Blätter oder Pollen bleiben leichter darauf liegen, Vogelkot setzt sich ab. In diesem Fall ist eine regelmäßige professionelle Reinigung der Solarmodule wichtig. Auch die Schneelast im Winter, die bei niedrigen Neigungswinkeln auf den Modulen lastet, sollte berücksichtigt werden.

Der optimale Neigungswinkel für Photovoltaikanlagen auf einen Blick

• optimaler Neigungswinkel in Deutschland: zwischen 30 und 35°
• Süddeutschland: Winkel eher flacher wählen
• Norddeutschland: Winkel eher steiler wählen

Mithilfe von Aufständerungen können Hausbesitzer den Neigungswinkel ihrer Photovoltaikanlage unabhängig von der Neigung des Daches beeinflussen. Diese Korrektur ist jedoch nur in geringem Maße möglich und erhöht die Kosten der Photovoltaikanlage. Bei Flachdächern ist die Aufständerung hingegen üblich.

Verschattungen bei der Ausrichtung der PV-Anlage berücksichtigen

Eine größere Rolle als geringfügige Abweichungen von der optimalen Dachausrichtung und beim Neigungswinkel spielen Verschattungen. Bäume, andere hohe Gebäude und Schornsteine können Schatten auf die Solarmodule werfen und somit deren Leistung verringern. Da ein einzelnes verschattetes Modul je nach Schaltung den gesamten Strang beeinträchtigt, ist hier eine gute Planung wichtig. Bisweilen ist es auch die bessere Wahl, einzelne Module abzuschalten, wenn Schatten sich nicht vermeiden lassen. Sogenannte Smarte Module ermöglichen diese gezielte Abschaltung.

Schmalere Schatten sollten zwar ebenfalls bei der Ausrichtung der Photovoltaikanlage berücksichtigt werden, führen jedoch in der Regel nicht zu großen Einbußen. Jedoch wird bei der Planung häufig vergessen, dass eine Photovoltaikanlage eine langfristige Anschaffung ist: In drei Jahrzehnten können Bäume, die aktuell nicht einmal bis zum Dach reichen, so hoch wachsen, dass sie die gesamte Anlage verschatten. Auch umliegende Gebäude, die sich noch in der Planung befinden, müssen berücksichtigt werden.

Zudem sollte man bedenken, dass sich sehr steile Dächer zum Teil selbst verschatten. Wer die Ausrichtung der Photovoltaikanlage im Sommer plant, muss daher auch den Winter im Hinterkopf behalten: Aufgrund des niedrigen Sonnenstands kommt es in den kalten Monaten eher zu Verschattungen.

Zu vernachlässigen sind hingegen Verschattungen, die natürlicherweise in den frühen Morgen- und späten Abendstunden auftreten. Diese haben bei ansonsten sinnvoller Ausrichtung der Photovoltaikanlage keinen allzu großen Einfluss auf das Ergebnis.

Die ideale Ausrichtung der Photovoltaikanlage bringt alle Faktoren zusammen

Von den Wetterbedingungen einmal abgesehen sind also folgende drei Faktoren für die optimale Ausrichtung der Photovoltaikanlage entscheidend:

1. die Dachausrichtung (im Idealfall nach Süden)
2. der Neigungswinkel (im Idealfall zwischen 30 und 35°)
3. keine oder minimale Verschattungen

Diese Faktoren müssen bei der Planung der PV-Anlage berücksichtigt werden. Außerdem ist abzuwägen, welcher Faktor im individuellen Fall schwerer wiegt: So kann sich beispielsweise ein an sich günstiger, steilerer Neigungswinkel – etwa bei einem Hausdach in Norddeutschland –unterm Strich als weniger ertragreich erweisen, wenn dadurch Verschattungen entstehen. Ebenso kann ein niedriger Neigungswinkel weniger sinnvoll sein, wenn die ineffiziente Selbstreinigung der Solarmodule in Betracht gezogen wird.

Es empfiehlt sich daher, genau zu prüfen, welche Dachausrichtung und welcher Neigungswinkel für einen bestimmten Standort angebracht sind. Seriöse Anbieter erstellen Interessenten dazu unverbindliche Berechnungen und Angebote.

Mithilfe eines Photovoltaik-Rechners lässt sich zudem für jeden individuellen Fall berechnen, welche Auswirkungen die Ausrichtung der Photovoltaikanlage hat.