Was ist der ideale Standort für eine PV-Anlage?

Wer eine Photovoltaikanlage plant, braucht zunächst eine geeignete Fläche, auf der eine solche Anlage errichtet werden kann. Dafür kommen verschiedene Standorte wie zum Beispiel das Dach eines Wohnhauses, Carports oder Terrassenüberdachungen, aber auch Wiesenflächen und unbestelltes Ackerland oder Wasserflächen in Betracht.

Bei der Entscheidung für den Standort sollte der Umweltschutz eine Rolle spielen. Laut BUND sind Dachflächen der beste Platz für eine PV-Anlage. Sogenannte Freiflächenanlagen können vorzugsweise auf bereits genutzten und vorbelasteten Flächen wie Industriebrachen, Deponien oder Parkplätzen installiert werden. In ökologisch besonders wertvollen Gebieten wie Nationalparks, Naturschutzgebieten oder Kernzonen von Biosphärengebieten sollte von diesen Photovoltaikanlagen abgesehen werden. In neuer Zeit hat sich aber gezeigt, dass sich auch landwirtschaftliche Flächen für die Photovoltaik eignen. Teiltransparente Module ermöglichen die Stromgewinnung bei gleichzeitigem Anbau von Schattenliebenden Nutzpflanzen.

Photovoltaikanlage
Photovoltaikanlage auf einem Flachdach | © pixabay

Zunehmend interessant als Standorte für PV-Anlagen werden Wasseroberflächen von künstlich angelegten Gewässern wie Baggerseen, Stauseen und Bewässerungskanäle. Solarmodule auf solchen Flächen stören keine natürlichen Wasserökosysteme, blockieren auf der anderen Seite aber auch kein Ackerland und anderweitig benötigte Flächen. Außerdem sind Wasserflächen wie Baggerseen kein Naturidyll, sondern meist eingezäunte Betriebsflächen ohne Freizeit- und Badebetrieb.
Ein wichtiger Vorteil der schwimmenden Photovoltaik-Anlagen ist, dass sie nicht verschattet sind und überdies durch das Wasser gekühlt werden. Außerdem wird ihnen gern eine ökologische Wirkung zugeschrieben: Stehende Gewässer haben im Sommer häufig das Problem der Algenbildung, die dem Wasser den Sauerstoff entziehen. Durch den Schatten, den die PV-Anlage erzeugt, kann dem vorgebeugt werden.

Photovoltaikanlagen auf Dächern

Ein guter Ort für die Installation von Photovoltaikanlagen sind Dächer. Dachflächen sind per se vorhanden, sie bleiben häufig noch ungenutzt. Durch die Photovoltaikanlage auf dem Dach werden keine weiteren Flächen versiegelt. Außerdem ist die Dachfläche eines Hauses der Sonneneinstrahlung am stärksten ausgesetzt und verschattende Einflüsse aus der Umgebung sind aufgrund der Höhe relativ gering.
Für die Dachinstallation sind verschiedene Typen von PV-Anlagen möglich; die Angebotspalette umfasst In-Dach-Module und Auf-Dach-Lösungen aber auch Solardachziegel oder Solardachpfannen (Photovoltaikmodule in Form von Dachziegeln oder Dachpfannen).

Die perfekte Ausrichtung der Photovoltaikanlage

Entscheidende Faktoren für die effektive Energiegewinnung sind die Ausrichtung und Neigung der Solarmodule. Bei Schrägdächern werden diese in erster Linie vom Dach bestimmt.

Idealerweise sind die Solarmodule nach Süden ausgerichtet, da sie so der intensivsten Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Aber auch abweichende Ausrichtungen nach Südost und Südwest liefern noch gute Ergebnisse. Der Ertrag ist um circa fünf bis zehn Prozent niedriger im Vergleich zu einer ideal nach Süden ausgerichteten Anlage. Bei Schrägdächern mit einer Ausrichtung nach Osten oder Westen ist je nach Dachneigung mit einer Ertragsminderung um etwa 10 bis 20 Prozent zu rechnen.

Eine kombinierte Ost-West-Anlage kann diesen Nachteil kompensieren. Wird die Photovoltaikanlage auf beiden Dachschrägen installiert, sind die Energieerträge am Vor- und am Nachmittag am höchsten. Da zu diesen Zeiten meist ein erhöhter Strombedarf im Haushalt besteht, kann dies einen guten Effekt auf den Eigenverbrauchsanteil haben. Ob der niedrigere Solarstromertrag pro Jahr durch den positiven Effekt der Eigennutzung ausgeglichen werden kann, muss individuell geprüft werden.

Flachdächer haben gegenüber Schrägdächern den Vorteil, dass durch eine sogenannte Aufständerung jede gewünschte Ausrichtung der Solaranlage zu erreichen ist. Allerdings spielt hier die statische Last der PV-Anlage eine größere Rolle.

Bei Abweichungen von der Südausrichtung ist eine Photovoltaikanlage noch immer sehr profitabel. Bei einem Azimutwinkel von +45 Grad (Südwesten) oder -45 Grad (Südosten) reduziert sich der Ertrag um nur fünf Prozent.
Auch nach Westen (+90 Grad) oder Osten (-90 Grad) ausgerichtete Photovoltaikanlagen lohnen sich für die Energiegewinnung. Dabei ist der Westen dem Osten vorzuziehen, weil die Leistung hier konstanter ist. Der Ertrag mindert sich in diesem Fall meist nur um 10 bis 20 Prozent. Eine Ausrichtung gen Norden ist bei der Aufstellung einer Photovoltaik-Anlage hingegen nicht zu empfehlen.

Azimutwinkel
Im Photovoltaik-Bereich bezeichnet der Azimutwinkel die Abweichung von der geografisch idealen Südausrichtung. Der Begriff Azimut kommt aus dem Arabischen (as-sumūt) und bedeutet ursprünglich „die Wege“. Mit 0 Grad wird die exakte Ausrichtung gen Süden bezeichnet. Pluswerte weisen auf eine Abweichung in westliche Richtung hin und Minuswerte in östliche Richtung. Ideal ist bei Photovoltaikausrichtung dementsprechend ein Azimutwinkel von 0 Grad.

Welche ideale Neigung sollte das Dach für eine PV-Anlage haben?

Eine maximale Leistung erzielen Photovoltaikanlagen, wenn die Sonnenstrahlen im rechten Winkel auf die Solarmodule treffen. Der Sonnenstand variiert jedoch im Laufe des Tages und innerhalb eines Jahres sehr stark. Will man Solarstrom ganzjährig für den Eigenverbrauch nutzen und höchste Erträge erzielen, wäre im Sommer eine flache Neigung und im Winter hingegen eine steile ideal. In der Realität lässt sich dies jedoch schwer umsetzen. Aus diesem Grund muss ein Kompromiss gefunden werden, der auf das Jahr betrachtet, einen guten Gesamtertrag erzielt. In der Praxis gelten 30 Grad als ideale Neigung für eine PV-Anlage. Abweichende Neigungen zwischen 25 Grad und 50 Grad können den Ertrag um bis zu zehn Prozent verringern. Bei einer senkrechten Installation an der Fassade kann der Ertrag sogar bis zu 50 Prozent geringer ausfallen.

Soll eine Anlage vornehmlich in einer Jahreszeit genutzt werden, zum Beispiel zur Beheizung einer Berghütte im Winter, muss ein entsprechender Aufstellwinkel für diese Saison gewählt werden.

Überdies hängt der optimale Neigungswinkel vom jeweiligen Breitengrad ab, auf dem die Anlage installiert werden soll. Entsprechend der Umlaufbahn der Erde um die Sonne ist der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen und die Anzahl der Sonnenstunden auf jedem Breitengrad anders. In Deutschland ist die Ausrichtung einer Solaranlage in einem Winkel zwischen 30 und 35 Grad optimal. Aufgrund der größeren Distanz zum Äquator empfiehlt sich für den Norden Deutschlands ein höherer Winkel als für den Süden.

Bauliche Voraussetzungen für eine PV-Anlage

Bei der Installation einer PV-Anlage auf dem Dach muss zunächst geprüft werden, ob die Dachfläche des Hauses bautechnisch dafür geeignet ist. Sowohl ein Schrägdach als auch ein Flachdach bieten hierfür eine gute Grundlage. Grundsätzlich ist es sinnvoll, das Dach von einem Architekten auf seine Tragfähigkeit prüfen zu lassen. Viele Installateure bieten diese Dienstleistung mit an.

Wichtige Voraussetzung für eine solare Nutzung ist eine stabile, asbestfreie Dacheindeckung. Sanierungsarbeiten sollten vor der Installation einer PV-Anlage abgeschlossen werden, um höhere Kosten im Nachgang zu vermeiden. Muss die Dachdeckung erneuert werden, bietet es sich an, die Installation einer In-Dach-Anlage in Betracht zu ziehen.

Einflüsse der Verschattung auf den Solar-Ertrag

Solarmodule
Solarmodule unter einer Dachgaube | ©pixabay
Zielsetzung einer Photovoltaikanlage sollte es sein, den höchstmöglichen Solarertrag zu erreichen. Das ist dann möglich, wenn die Sonne ungehindert auf die Solarmodule strahlen kann. Verschattungen durch angrenzende Bauten oder Bäume können Ertragsminderungen von drei bis zehn Prozent verursachen. Auch schmale Schatten, wie beispielsweise von Leitungen oder Antennen, müssen dabei berücksichtigt werden, denn sie können eine deutliche Leistungsminderung zur Folge haben. Der Grund dafür ist, dass Solarzellen innerhalb der Module in Reihe geschaltet sind und dementsprechend das „schwächste Glied in der Kette“ die Gesamtleitung der Anlage bestimmt.

Bei einer fachlichen Beratung und Planung muss der Einfluss der Verschattung geprüft und bei der Modulbelegung, der Verschaltung und der Auswahl des Wechselrichters beachtet werden. Mit sogenannten smarten Modulen lassen sich die negativen Effekte der Verschattung kompensieren.

Solarkataster – Eignet sich mein Dach für eine PV-Anlage?

Ob ein Dach für die Installation einer Photovoltaikanlage hinsichtlich seiner Ausrichtung geeignet ist, muss schlussendlich nach ausführlicher Prüfung und Beratung durch einen Fachmann entschieden werden. Mit Hilfe des Solarkatasters (auch als Solarpotenzialkataster, Solardachkataster oder Solaratlas bezeichnet) können sich Bauherren und Planer jedoch ein erster Eindruck verschaffen, ohne gleich in ein Verkaufsgespräch gehen zu müssen.

Solaratlas gibt Orientierung für Hausbesitzer

Immer mehr Städte und Kommunen bieten Solarkataster im Internet an. Die auf Grundlage von Vermessungsdaten von den Kommunen selbst oder von Interessengemeinschaften erstellten Auskunftssysteme zeigen Hauseigentümern auf einen Blick, ob es sinnvoll ist, auf ihrem Dach Solarmodule zu installieren. Der elektronische Solarkataster besteht aus einer Landkarte, in der detailliert die vorhandene Bebauung eingezeichnet ist. Meist wird durch unterschiedliche Farben sichtbar gemacht, ob eine Dachfläche sehr gut, gut oder kaum für die solare Stromgewinnung geeignet ist. Wer sein eigenes Haus hinsichtlich des Potentials zur Solarenergie-Erzeugung prüfen will, muss hierfür nur die Adresse ins Suchfeld eingeben.

Der Klick auf die Dachfläche öffnet ein Fenster, das Daten zur potentiellen Modulfläche und zum damit zu erreichenden Stromertrag enthält. Mit diesen Angaben und den eigenen Verbrauchswerten lassen sich erste Berechnungen anstellen, ob sich eine Solaranlage auf dem Dach lohnt. Das Ergebnis kann als Orientierung für das Gespräch mit dem Solar-Installateur dienen.

Gibt es in meiner Stadt ein Solarkataster?

Eine Übersicht über von Städten, Gemeinden und Initiativen in Deutschland, der Schweiz und Österreich erstellte Solarkataster finden Sie auf der Website von enbausa.de.

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