Studie enthüllt optimale Winkel für Solarmodule zur Maximierung der Leistung

In den kontinentalen Vereinigten Staaten erzielen Solarmodule die beste Leistung, wenn sie leicht nach Südwesten anstatt nach Süden ausgerichtet sind. Daten des US-Energieministeriums zeigen, dass nach Süden ausgerichtete Module, die zwischen 15 und 40 Grad geneigt sind, das meiste Sonnenlicht einfangen und so die Stromerzeugung maximieren und die Stromrechnungen senken. Selbst suboptimale Dachausrichtungen können immer noch erhebliche Energieeinsparungen erzielen.

Experten des Solar Energy Technologies Office (SETO) und führende Installateure auf dem EnergySage Marketplace bestätigen, dass nach Osten oder Westen ausgerichtete Systeme ebenfalls erhebliche Leistung erbringen. Die Effizienz hängt weniger von der perfekten Ausrichtung ab und mehr von Faktoren wie Verschattung, Dachgröße, lokalen Stromtarifen und Solarrichtlinien.

Wirtschaftlich gesehen sind etwa zwei Drittel der Einfamilienhäuser und kleinen Mehrfamilienhäuser für Solaranlagen geeignet. Module können auf nach Süden, Westen oder Osten ausgerichteten Dächern mit Neigungen von flach bis 45 Grad montiert werden. Die Haupthindernisse sind in der Regel Verschattung und begrenzter Dachraum – nicht die Ausrichtung.

Jimmy Johns, Mitinhaber von North Coast Solar in Michigan, stellt fest, dass starke Verschattung oder bauliche Einschränkungen (wie Schornsteine oder Oberlichter) Installationen oft unpraktisch machen. Lokale Bauvorschriften erfordern auch Abstände von den Dachkanten. Ein System von 8–10 unverschatteten Modulen amortisiert sich in der Regel innerhalb eines Jahrzehnts.

Nach Süden ausgerichtete Module übertreffen andere, da die Flugbahn der Sonne die südliche Ausrichtung begünstigt. Aaron Nitzkin von Citadel Roofing and Solar in Kalifornien erklärt, dass die Installationskosten bei allen Ausrichtungen identisch sind, nach Süden ausgerichtete Module jedoch mehr Strom erzeugen. Selbst Dächer, die nach Südosten bis Südwesten ausgerichtet sind, erzielen einen hohen Wirkungsgrad, mit minimalen Verlusten (unter 1 % jährlich bei geringfügigen Abweichungen).

Nach Osten oder Westen ausgerichtete Systeme verlieren nur 10–15 % der potenziellen Leistung im Vergleich zu idealen nach Süden ausgerichteten Anlagen. Steilere Winkel oder Verschattung können die Verluste auf 20 % erhöhen, aber solche Systeme gleichen die Kosten im Laufe der Zeit immer noch aus. Nach Norden ausgerichtete Module sind selten rentabel, außer in Ausnahmefällen, wie z. B. in Kalifornien mit hohem Sonnenlicht und Stromtarifen, wo sanfte Neigungen auf nordöstlichen/nordwestlichen Dächern die Installation rechtfertigen können.

SETO empfiehlt 15–40 Grad für nach Süden ausgerichtete Module, was mit den meisten Dachneigungen von Wohngebäuden (18–34 Grad) übereinstimmt. Abweichungen innerhalb dieses Bereichs verursachen vernachlässigbare Verluste. Ost-/West-Ausrichtungen funktionieren besser bei flacheren Winkeln, obwohl leichte Neigungen die Selbstreinigung unterstützen. Steilere Dächer erhöhen die Arbeitskosten aufgrund von Sicherheitsmaßnahmen wie Gerüsten oder Hebebühnen.

Flachdächer bieten Flexibilität: Module können nach Süden um 15 Grad geneigt werden, um Effizienz und Windwiderstand auszugleichen. Auf dem Boden montierte Systeme ermöglichen eine perfekte Optimierung, sind aber teurer als Dachinstallationen.

Für maximale Leistung können bodenmontierte Systeme an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Der optimale Azimut (Richtung) kann leicht vom Süden abweichen – beispielsweise 190 Grad in San Diego, um die morgendliche Bewölkung zu berücksichtigen. Die Neigung der Module in einem Winkel, der dem lokalen Breitengrad entspricht (angepasst an die Bewölkung), erhöht die Effizienz weiter. Tools wie PV Watts von NREL helfen bei der Berechnung präziser Einstellungen.

Bei Net-Billing- oder Time-of-Use-Tarifen können nach Westen ausgerichtete Module Geld sparen, indem sie sich an den Spitzenlastzeiten orientieren. Steilere Winterwinkel (45–60 Grad) verbessern die Leistung bei kaltem Wetter, reduzieren aber die Sommererträge. Richtig angewinkelte Module lassen auch Schnee leichter abrutschen.