Erstellt von Marcus | 11.06.2020
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In Deutschland wird die Solarenergie immer beliebter und die Kosten dafür werden auch stetig geringer. Photovoltaik-Anlagen können mit der richtigen Ausrichtung und Neigung noch effektiver Strom erzeugen.

In Deutschland befinden wir uns auf der Nordhalbkugel zwischen dem 48. und 54. Breitengrad. Ein Mittelwert für die Berechnung der Effektivität von Sonnenenergie (in Deutschland) wie folgt:
  • Sommer / klar bis diffuser Himmel: 600 bis 1000 Watt pro Quadratmeter
  • Winter / klar bis diffuser Himmel: 300 bis 500 Watt pro Quadratmeter
  • Sommer / leicht bis mittel bewölkt: 300 bis 600 Watt pro Quadratmeter
  • Winter / leicht bis mittel bewölkt: 150 bis 300 Watt pro Quadratmeter
  • Sommer / stark bewölkt: 100 bis 300 Watt pro Quadratmeter
  • Winter / stark bewölkt: 50 bis 150 Watt pro Quadratmeter
Mehr Sonnendaten gewünscht? In unserem Artikel geht es um die Leistung eines Solarmoduls, Amortisationszeit und um Sonnendaten. Auch interessant ist der Vergleich Wind gegen Sonne.

Erneuerbare Energien effektiv nutzen Sonne und Wind - in Deutschland haben wir von beiden gute Mittelwerte. Doch gibt es einige Faktoren, die zur effektiveren Nutzung beitragen. © Wohnen-Heimwerken.de

Erneuerbare Energien effektiv nutzen
Sonne und Wind - in Deutschland haben wir von beiden gute Mittelwerte. Doch gibt es einige Faktoren, die zur effektiveren Nutzung beitragen.

Im Weltall sollen 1367 Watt pro Quadratmeter dauerhaft möglich sein. Alle Angaben aus der Wikipedia zum Thema Sonnenschein.

Solarmodule können hingegen nur einen Teil der obigen Angaben liefern. Die Effizienz wird fortwährend immer weiter verbessert und Monokristalline funktionieren auch bei diffusem Licht. Ein typischer Wirkungsgrad liegt zwischen 18 und 21 Prozent.

Lies hier weiter: Kosten, Wirtschaftlichkeit, Ertrag und Umweltschutz

Neigung und Ausrichtung von Solarmodulen

Um ein Maximum aus unseren Solarmodulen ziehen zu können, benötigen wir den richtigen Standort, Ausrichtung und Neigung.

PV Modul Winkel und Ausrichtung: Diagramm Ertrag in Prozent Die Tabelle gibt einen Jahresüberblick als durchschnittlichen Ertrag je nach Ausrichtung und Modulwinkel. Eine flachere Ausrichtung ist vor allem im Sommer gut, gegenüber eine steileren im Winter. Flacher liegende Module sind jedoch effizienter durch den Tagesverlauf der Sonne. © Wohnen-Heimwerken.de

PV Modul Winkel und Ausrichtung: Diagramm Ertrag in Prozent
Die Tabelle gibt einen Jahresüberblick als durchschnittlichen Ertrag je nach Ausrichtung und Modulwinkel. Eine flachere Ausrichtung ist vor allem im Sommer gut, gegenüber eine steileren im Winter. Flacher liegende Module sind jedoch effizienter durch den Tagesverlauf der Sonne.

Der richtige Standort für Solarmodule:
  • keine Verschattung durch Bäume
  • keine Verschattung durch Gebäude
  • keine Verschattung von Solarmodulen, die hintereinander angebracht sind (im Winter steht die Sonne tief!)
Nicht immer ist der Standort frei wählbar. Vor allem, wenn eine große Anlage auf dem Dach entstehen soll, ist man abhängig auch von der Neigung und Ausrichtung. Ausgenommen sind Flachdächer oder bei verstellbare Halterahmen.
Beachte, dass Aufbauten ab einer bestimmten Höhe (z.b. 30cm über Dachkante) Bau Genehmigungspflichtig sind. Informiere dich dazu genauer in deiner Gemeinde. Es kann je nach Bundesland variieren.

Schaue dir die Planung und den Bau meiner 400W Insel PV-Anlage an. Dort zeige ich bei der Planung, warum ich mich für welchen Winkel entschieden habe. Auch gibt es Beiträge zur Schaltung der Photovoltaik-Module und Schaltung der Laderegler.

Die richtige Ausrichtung von Solarmodulen:
In Deutschland sollten Solarmodule möglichst exakt nach Süden ausgerichtet werden, um möglichst hohe Leistung aus den Modulen holen zu können. Dabei sind bis zu 30 Grad Abweichung unbedenklich, da so eher Morgensonne oder mehr die Abendsonne genutzt wird.
Bei der Südausrichtung gibt es hingegen das Mittags-Peak Problem. Wer Tagsüber arbeitet, kann diesen Strom oft selbst nicht verbrauchen. Für mich hat sich eine Zwei-Seiten-Anlage am besten bewährt. Die eine Hälfte für den Sonnenaufgang und die Andere bei Sonnenuntergang.

Es gibt verschiedene Vorrichtungen, die ein automatisches Mitwandern mit der Sonne ermöglichen. Hier sollte die Windlast beachtet werden und bei Sturmwarnung verschiedene Sicherungsmaßnahmen erfolgen. Nicht, dass dein Nachbar sich über eine neue PV-Anlage in seinem Garten freut.

Möchtest du dich genauer damit befassen, Suche bspw. bei Google: Solarmodul Nachführung.

Die richtige Neigung von Solarmodulen
Wir wissen, dass im Sommer die Sonne sehr hoch steht. Im Winter kommt diese nur für wenige Stunden über den Horizont. In manchen Tälern kann es auch den ganzen Winter über schattig bleiben.
  • Sommer: Sonnenneigung zum Mittag bei 60 bis 65 Grad
  • Winter: Sonnenneigung zum Mittag bei 12 bis 18 Grad
Ein guter Mittelwert für die Neigung deiner Solarmodule wäre zwischen 30 und 50 Grad.
Solarmodul Neigung auf dem Dach © Wohnen-Heimwerken.de

Solarmodul Neigung auf dem Dach

Idealerweise könnte man die Neigung der Solarmodule zwischen den Jahreszeiten verändern. Einige Vorrichtungen als Dachhalterung bieten einstellbare Neigungswinkel. Oft für jedes Solarmodul einzeln oder im Verbund. Doch wer klettert aufs Dach, um abhängig der Sonnenneigung seine Solarplatten auszurichten? Außerdem ist das eher auf Freiflächen, Garagen- oder Flachdächern möglich.

Beachte bei Flach liegenden Modulen neben der niedrigen Winter-Sonnenneigung ggf. hohe Schneelasten. Ein Winkel von 30-35 Grad ist daher die übliche Bauweise.

Für eine gute Optik und idealen Winterbedingungen eignen sich auch Fassaden Module. Meist werden hier sogenannte Fullblack Module genutzt. Oder Dünnschichtmodule.

Teilverschattete Solarmodule Mein Gartenhaus mit zwei Solarmodulen. Diese sind Parallel geschaltet und exakt senkrecht angebracht. Im Sommer gibt es fast permanente Teilverschattung, im Winter, wenn die Sonne nicht im Zenit steht, dafür rund 30% mehr Strom. © Wohnen-Heimwerken.de

Teilverschattete Solarmodule
Mein Gartenhaus mit zwei Solarmodulen. Diese sind Parallel geschaltet und exakt senkrecht angebracht. Im Sommer gibt es fast permanente Teilverschattung, im Winter, wenn die Sonne nicht im Zenit steht, dafür rund 30% mehr Strom.

Einen schönen Beitrag zu Neigung und Ausrichtung gibt es bei photovoltaik.org.

Achtung: Stabilität der Halterung beachten
Kaufst du fertige Halterungen für Solarmodule, so sind diese auch geprüft und genau für ihren Einsatzzweck entwickelt worden.
Es würde nichts gegen einen Eigenbau sprechen, insofern das ganze auch noch bei Orkanböen an Ort und Stelle bleibt. Keiner möchte sein Solarmodul im Fenster des Nachbargebäudes wiederfinden.

Gerade wenn mehrere Module auf einem Flachdach mit anderer Neigung angebracht werden, so gibt es eine hohe Angriffsfläche für den Wind.
Beachte aber nicht nur den Wind, sondern auch Schneelasten und ggf. Baugenehmigung für Bauten über 30cm der Dachkante (in deinem Bauamt nachfragen!).
Im Internet gibt es auch Schneelast-Rechner und Winddiagramme nach Breitengrad deines Wohnortes.

Link-Tipp: Sieh dir den Wind in deiner Region mit Windy an.

Beachte ebenfalls, dass zugeschneite Solarmodule, sowie das Gewicht von Solarmodulen und Halterungen, die Dachlast stark erhöhen können. Glas-Glas Module sind fast doppelt so schwer, wie Einfachverglaste Rahmenmodule.

Noch mehr Ertrag bietet die Sonnennachführung

Die Sonnennachführung, auch als Solar Tracking bezeichnet, lässt Solarmodule mit der Sonne mitwandern. Der Ertrag kann dann zwischen 20 und 30% höher ausfallen. In einem eigenen kleinen Versuch konnte ich zirka 25% mehr Strom gewinnen.
Für größere Anlagen auf einem schrägen Dach steht diese Technik eher weniger zur Verfügung. Neben einem Messpunkt und Computertechnik ist die Mechanik ein Problem. Daher wird die Sonnennachführung eher für Flachdächer oder bei Bodenmontage (z.b. auch per Mast) genutzt. Die Stabilität einzeln gezeigter Nachführungen bei YouTube oder Google Bildersuche ist für mich hingegen oft fraglich.
Sobald ich ein gut funktionierendes System gefunden habe, welches problemlos auch mit Orkanböen und Schnee zurechtkommt, aktualisiere ich dieses Thema hier.
Nach bestem Wissen und Gewissen.
Sonnige Grüße, dein

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Marcus am 28.07.2019#2
Hallo Jörg,

vielleicht meinst du diesen Beitrag, in dem das auch so behandelt wurde:
https://wohnen-heimwerken.de/die-richtigen-bypass-dioden-fuer-solarmodule-reihenschaltung-und-ein-rechner.html

Falls du noch Fragen hast, melde dich einfach.

Liebe Grüße, Marcus
Jörg Weber am 28.07.2019#1
Es geht um die Parallelschaltung von 12 Volt Modulen zur Leistungserhöhung.
Kürzlich habe ich Euer Prinzip mit Sperrdioden ganz anders gesehen. Man hat diese in Reihe der Plusleitung eingebaut. Dafür gibt es auch fertige MC4-Stecker mit Diode. Ich habe welche für 1kV / 20A. Das Prinzip währe das Gleiche. Allerdings mit einem großen Vorteil: es fließt kein "Ausgleichsstrom" zwischen den Modulen, und verringert so die Nutzlast!
Bitte mal eine Rückmeldung dazu, danke im Voraus.
Mit freundlichem Gruß Jörg Weber, Teil-12 Volt Haus.
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