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Optimale Dachausrichtungen für Photovoltaik und Solaranlagen

Bild: Hand mit Kompass Solaranlagen: Ausrichtung ist entscheidend | © geralt / pixabay.com CC0

Für die Erzeugung von Solarstrom und Solarthermie gilt das optimale «Auffangen» der Sonnenstrahlen als besonders wichtig. Um jedoch eine Photovoltaik- (PV) oder Solarthermie-Anlage effizient nutzen zu können, müssen die Solarmodule oder Kollektoren entgegen der weitläufigen Meinung nicht über eine 100 Prozent optimale Ausrichtung zur Sonne verfügen.

Selbst grössere Abweichungen im Zusammenspiel von Dachausrichtung und Modulneigung erlauben noch immer einen effizienten Betrieb, insbesondere wenn dadurch ein hoher Eigenverbrauch realisiert werden kann. Informieren Sie sich jetzt bei Energieheld.

Inhalt

1. Allgemeines 4. Geografische Besonderheiten
2. Ausrichtungen & Effizienz 5. Fazit & Empfehlung
3. Praxisbeispiel  
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Allgemeines zum Thema

Bild: Holz-Fenster Photovoltaikanlage auf dem Hausdach | © U. J. Alexander / fotolia.com

Wenn die Dachfläche, auf der Sie Ihre Solarmodule anbringen, nach Süden zeigt, kann im Allgemeinen über den Tag die meiste Energie gewonnen werden. Eine Abweichung der exakten Dachausrichtung nach Süden, schmälert den Ertrag aber weit weniger als gemeinhin angenommen. Selbst mit einer Differenz von 30 Grad nach Westen oder Osten lässt sichein sehr hoher Ertrag erzielen.

Da sich Anlagen am besten über einen hohen Eigenverbrauch amortisieren lassen, werden Solaranlagen heutzutage eher verbrauchs- statt ertragsorientiert geplant. Dies kann zum Beispiel durch eine Ost-West-Ausrichtung der Solaranlage erreicht werden. In dem Fall wird Sonnenenergie morgens (Osten) und abends (Westen) gewonnen, die Sie dann direkt verbrauchen können.

Tipp: Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Ihr Dachfirst ausgerichtet ist, schauen Sie im Bauplan Ihres Hauses nach. Dort ist in der Regel eine Windrose eingezeichnet. Alternativ können Sie auch bei Google Maps nachsehen oder mit einem Kompass arbeiten.

Ein weiterer wichtiger Faktor neben der Dachausrichtung ist die Dachneigung - also der Winkel, in dem die Dachfläche zur Grundfläche des Hauses steht. Dieser Winkel ist in der Regel auch der Anstellwinkel der Module. Je nach Dachtyp ist die Neigung der Dachflächen aber unterschiedlich. Wir konzentrieren uns auf die beiden häufigsten Dachtypen in der Schweiz: Das Satteldach und das Flachdach.

Bei einem Satteldach bewegen sich die Neigungswinkel der Dachflächen in einem Bereich von 30 bis 60 Grad. Das Flachdach ist parallel zum Boden und hat keine Neigung (0 Grad), sodass die Solarmodule «aufgeständert» werden sollten, um möglichst effektiv Energie gewinnen zu können.


Ausrichtungen und Effizienz

Bild: Monteure mit Aufdach-Solaranlage Aufständerung für idealen Anstellwinkel | © Ingo Bartussek / fotolia.com

Am höchsten ist der Ertrag Ihrer Solaranlage, wenn die Sonnenstrahlen in einem Winkel von 90 Grad auf die Kollektoren treffen, also exakt senkrecht. Da der Sonnenstand im Tagesverlauf variiert, kann der Einstrahlwinkel bei festen Modulen jedoch nicht zu jeder Zeit optimal sein.

Es hat sich aber gezeigt, dass in der Jahressumme (also über die Jahreszeiten und Tagesverläufe hinweg) ein Neigungswinkel der nach Süden ausgerichteten Solarmodule von 25 bis 40 Grad in der Schweiz als optimal angesehen werden kann (Quelle: Electrosuisse).

Tendenziell sollte der Winkel in diesem Bereich eher größer sein. Dadurch ist eine hohe Produktion in Übergangszeiten und im Winter möglich, mit der Sie zum Beispiel in Verbindung mit einer Wärmepumpe Ihren Eigenbedarf erhöhen können.

Optimaler Ertrag mit Solaranlagen

Damit Sie einen maximalen Solarertrag erreichen können, müssen einige Randbedingungen gut zusammenspielen. Den theoretisch besten Ertrag können Sie in einer hohen Lage in der Alpenregion mit einer Dachausrichtung nach Süden und einer Neigung der Solarmodule von 32,5 Grad einfahren. Die Energie-Ausbeute ist des Weiteren von den Umweltbedingungen abhängig, so ist der grösstmögliche Ertrag zur Mittagszeit bei wolkenlosem Himmel und möglichst kühler Umgebungstemperatur zu realisieren.

Bedingungen für maximalen Solarertrag

Bild: Ideen Icon
  • Wohnort: Alpenregion
  • Dachausrichtung: Süden
  • Dachneigung: 32,5 Grad

Beachten Sie aber auch, dass es sich hierbei um die absolute Ideal-Situation handelt, die in der Praxis nur in wenigen Fällen exakt so zutreffen wird oder umgesetzt werden kann. Fakt ist: Das Dach bzw. die Module müssen nicht zu 100 Prozent perfekt ausgerichtet sein, um eine effiziente Solaranlage zu haben.

Wichtig: Hoher Eigenverbrauch

Der wichtigste Aspekt für den wirtschaftlichen Betrieb einer Solaranlage ist allerdings nicht in erster Linie ein maximaler Ertrag, sondern viel mehr ein hoher Eigenverbrauch. Weil Photovoltaikanlagen derzeit nur noch mit der Einmalvergütung gefördert werden und die Tarife für von Ihnen selbst ins öffentliche Netz eingespeisten Strom sehr niedrig sind, empfiehlt sich ein möglichst hoher Eigenverbrauch. Grundsätzlich gilt: Je mehr des gewonnenen Stroms Sie selbst verbrauchen, desto rentabler ist Ihre Solaranlage.

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Ausrichtung von Solaranlagen - Praxisbeispiel

Eine grobe Einschätzung des Zusammenhangs zwischen Dachausrichtung und Solarertrag ermöglicht folgende Infografik. Den höchsten Ertrag (100 Prozent) bekommen Sie an einer geneigten Dachfläche in Südausrichtung. Je weiter Ihre Solaranlage von diesem Optimum anweicht, desto geringer wird Ihr maximal möglicher Energieertrag. Eine Solarfassade beispielsweise liefert ohnehin nur gut zwei Drittel einer gleich dimensionierten Dach-PV-Anlage, selbst wenn sie nach Süden ausgerichtet ist.

Mit jedem Grad, das Ihre Solaranlage weiter nach Norden ausgerichtet ist, wird der mögliche Maximalertrag weniger. Allerdings sind moderne Solarmodule in der Lage, auch diffuses Licht in Energie umzuwandeln, sodass Sie auch auf der Nordseite noch immer mit etwa 20 bis 55 Prozent rechnen können.

Bild: Infografik Solarertrag Mit diesem Solarertrag können abhängig von Dachausrichtung und -neigung maximal rechnen | © Energieheld

Zur Verdeutlichung ein Beispiel mit absoluten Zahlen: Wir gehen von einer Photovoltaik-Anlage in einem Einfamilienhaus in Aarau (Kanton Aargau) aus. Solarpaneele auf knapp 60 Quadratmetern Dachfläche sorgen für eine Gesamtleistung von rund 10 kWp. Der Anstellwinkel der Module ist gleich der Dachneigung und beträgt im Idealfall 33 Grad. In der folgenden Tabelle sind die jeweils zu erwartenden Jahreserträge in Kilowattstunden (kWh) angegeben - in Abhängigkeit verschiedener Abweichungen vom Optimum. Dies beruht auf einer Dachausrichtung von 180 Grad in Kombination mit einer Dachneigung von 33 Grad.

ParameterAusrichtung +30° nach Westen
Ausrichtung +15° nach Westenoptimale Ausrichtung 180°Ausrichtung -15° nach OstenAusrichtung -30° nach Osten
Flachdach 0° 8'211 kWh
89%
8'211 kWh
89%
8'211 kWh
89%
8'211 kWh
89%
8'211 kWh
89%
Dachneigung 25° 9'052 kWh
98%
9'149 kWh
99%
9'177 kWh
99%
9'138 kWh
99%
9'031 kWh
98%
Dachneigung 33° 9'086 kWh
98%
9'197 kWh
99%
9'227 kWh
100%
9'182 kWh
99%
9'057 kWh
98%
Dachneigung 45° 8'924 kWh
97%
9'036 kWh
98%
9'068 kWh
98%
9'016 kWh
98%
8'884 kWh
96%
Dachneigung 60° 8'371 kWh
90%
8'463 kWh
92%
8'481 kWh
92%
8'434 kWh
91%
8'317 kWh
90%
Fassade 90° 6'277 kWh
68%
6'218 kWh
67%
6'173 kWh
67%
6'174 kWh
67%
6'200 kWh
67%

Es bleibt festzuhalten: Die Dachausrichtung hat auf die Ertragsmenge (und damit die Effizienz) der Photovoltaik-Anlage einen geringen Einfluss. Bei einer Abweichung der Dachausrichtung um 30 Grad nach Osten könnten Sie noch immer 98 Prozent des Maximalertrags erreichen.

Der Neigungs- bzw. Anstellwinkel der Solarpanels macht sich da schon eher bemerkbar, fällt jedoch auch erst bei sehr grossen Abweichungen vom Optimum ins Gewicht. Im Vergleich zu einer Dachneigung von 33 Grad beträgt der Maximalertrag bei einem Flachdach (Anstellwinkel 0°) 89 Prozent. Bei einer Solarfassade (Anstellwinkel 90°) verbleiben noch immer knapp 67 Prozent vom Maximalertrag.

Tipp: Solaranlage mit Stromspeicher kombinieren

Der Grund: Abhängig von der Tageszeit werden Sie mal viel Ertrag einfahren (mittags), mal weniger (morgens, abends) und phasenweise überhaupt keinen (nachts). Der Stromspeicher dient dazu, den laufenden Energiebedarf auch ausserhalb der Ertragsspitzen sinnvoll zu decken, sodass Ertragsschwankungen aufgefangen werden. Es nützt Ihnen nichts, wenn Sie mittags einen Maximalertrag gewinnen, den aber mit der Höhe Ihres aktuellen Eigenbedarfs weder komplett nutzen noch in irgendeiner Art speichern können.

Zwar können Sie überschüssigen Strom aus Ertragsspitzen auch ins Netz einspeisen, ein Stromspeicher empfiehlt sich jedoch trotzdem - zumal die Einspeisetarife der Elektrizitätswerke niedrig sind und Sie Ihre Solaranlage mit zunehmendem Eigenverbrauch auch wirtschaftlicher betreiben können. Und: Besonders in den Abendstunden ist der Strombedarf oft höher als die Solaranlage zu dieser Zeit gewinnen kann, sodass sich mit Hilfe des Stromspeichers die generierte Energie des Tages nutzen lässt.

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Geografische Besonderheiten in der Schweiz

Durch das vielschichtige Landschaftsbild in der Schweiz ist der mögliche Solarenergieertrag von Gegend zu Gegend sehr unterschiedlich. Das Bundesamt für Energie (BFE) unterscheidet (in seiner Aufstellung der typischen Kollektorerträge) zwischen dem «Standort Mittelland» und dem «Standort Alpenraum».

Das Photovoltaik-Leistungspotential ist in den Bergregionen grundsätzlich höher als im Flachland. Die grössten Erträge sind beispielsweise im Alpenraum nördlich und nordöstlich von Sitten/Sion möglich. Das Leistungspotential dort: 1’500 Kilowattstunden pro Kilowattpeak Anlagenleistung (kWh/kWp) pro Jahr (Quelle: Solargis). Zum Vergleich: Auch in der nördlichen Sahara werden Solarertragswerte von nicht mehr als 1’500 kWh/kWp pro Jahr erreicht. Im Schweizer Flachland liegt der Wert bei etwa 1’200 kWh/kWp pro Jahr, in den Alpentälern bzw. tieferliegenden Gegenden bei nur 700 bis 800.

Bild: Übersichtskarte zum Solarertrag in der Schweiz Durchschnittliche Solarertragswerte in der Schweiz 1994-2016 (Karte Photovoltaik Power Potential) | © Solargis CC BY-SA 4.0

Geht man nun von oben erwähnter Beispiel-PV-Anlage mit einer Leistung von 10 kWp aus, kann man also abhängig vom Ort mit einem Jahresertrag von maximal 15'000 kWh in den Hochalpen (ab etwa 2‘000 Meter Höhe) und knapp 10'000 kWh in tieferen Lagen (z. B. im Aargau) rechnen. Wohlgemerkt mit der gleichen Anlage und identischer Ausrichtung.

Tatsächlich ist die Sonneneinstrahlung in geografisch höhergelegenen Orten in den Hochalpen etwa so intensiv wie in Nordafrika. Die Ertragswerte sind ähnlich denen, die in der nördlichen Sahara möglich wären. Die Frage, ob Photovoltaik oder Solarthermie in diesen Gegenden effektiv betrieben werden kann, stellt sich daher im Grunde nicht.

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Fazit und Empfehlung

Bild: Pärchen auf Sofa Bequeme Stromversorgung durch Solarenergie | © ty / fotolia.com

Eine Dachausrichtung nach Süden wird oft als zwingende Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb einer Solaranlage genannt. Natürlich ist das die Ideallösung für die grösstmögliche Menge an Energie, Fakt ist aber: Sie können auch dann eine Photovoltaik- oder Solarthermieanlage auf Ihrem Dach mit gutem Gewissen betreiben, wenn diese etwas mehr nach Westen oder Osten ausgerichtet ist.

Die Ertragsschmälerungen sind weitaus geringer als allgemeinhin angenommen, wie die obige Infografik anschaulich verdeutlicht. Das gilt auch für die Neigungswinkel des Dachs und damit der Solarmodule, wobei hier etwas mehr darauf geachtet werden sollte, die optimale Ausrichtung zu erreichen.

Fest steht: Auch bei Objekten, bei denen beide Aspekte vom Ideal abweichen, ist die Installation einer ertragsreichen Solaranlage noch immer möglich. Für die Wirtschaftlichkeit bzw. Effizienz einer Solaranlage ist ein hoher Eigenverbrauch ausschlaggebender als ein hoher Spitzenertrag.

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Geschrieben von:
Frank Weber

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