Einfluss des Sonnenhöhenwinkels auf den PV-Ertrag
Ob es sich lohnt, eine PV-Anlage zu installieren, hängt entscheidend von der geografischen Lage ab. Schließlich variiert der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung von Ort zu Ort, von Monat zu Monat, von Tag zu Tag. Dieser Artikel untersucht die Einflussfaktoren Sonnenhöhenwinkel, Breitengrad, Jahreszeit und Dachneigung auf die Leistung von Solaranlagen. Mit unserem Rechner finden Sie im Nu heraus, welchen Sonnenhöhenwinkel Sie an Ihrem Wohnort in den einzelnen Monaten eines Jahres erwarten können.
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Was ist der Sonnenhöhenwinkel?
Der Sonnenhöhenwinkel bezeichnet den Winkel, unter dem die Sonne über dem Horizont steht; der Einfallswinkel auf ein PV-Modul hängt zusätzlich von Dachneigung und Ausrichtung ab. Dieser Einfallswinkel variiert je nach Tageszeit, Jahreszeit und geografischer Breite. Morgens und abends ist er flacher, während er zur Mittagszeit seinen Höchststand erreicht. Je höher die Sonne steht und je günstiger Dachneigung und Ausrichtung passen, desto mehr nutzbare Einstrahlung erreicht die Modulfläche. Dadurch steigt in der Regel der PV-Ertrag.
Was beeinflusst den Sonnenhöhenwinkel?
Der Sonnenhöhenwinkel zeigt auf, wie hoch die Sonne an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Tages- und Jahreszeit am Himmel steht. Diese Faktoren berücksichtigt unser Rechner, den wir Ihnen am Ende dieses Beitrags vorstellen.
Einfluss des Breitengrads
Der geografische Breitengrad eines Standorts hat einen erheblichen Einfluss auf den Sonnenhöhenwinkel und damit auf die Effizienz von Photovoltaikanlagen. In Äquatornähe bleibt der Sonnenstand das ganze Jahr über konstant hoch, was eine gleichmäßige Solarstromproduktion ermöglicht. Je weiter entfernt der Standort vom Äquator ist, desto stärker sind die Schwankungen in der Energieausbeute.
Einfluss der Jahreszeit
Auch die Jahreszeiten beeinflussen die Sonnenhöhe und damit die Effizienz einer Solaranlage. Im Sommer steht die Sonne höher am Himmel, wodurch mehr Sonnenenergie auf die Module trifft und ein höherer Ertrag erzielt wird. Im Winter hingegen steht die Sonne tiefer. Da weniger nutzbare Einstrahlung auf die Modulfläche trifft, fällt der Ertrag geringer aus; die Modul-Effizienz selbst hängt vor allem von Einstrahlung und Modultemperatur ab. Mit unserem Rechner ermitteln Sie den Sonnenhöhenwinkel eines jeden Monats.
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Einfluss der Sonnenstunden
Wie sonnig eine Region ist, spielt eine weitere Rolle für die Effizienz einer Solaranlage. In sonnenreichen Regionen wie Südeuropa oder Kalifornien gibt es mehr Sonnenstunden pro Jahr als in Mitteleuropa oder Skandinavien. Auf Deutschland übertragen, kann pauschal von einem Süd-Nord-Gefälle die Rede sein. Aber nur pauschal, denn im trockeneren Osten und den östlichen Küstenregionen ist die Globalstrahlung ebenfalls höher als beispielsweise in den Mittelgebirgen. Eher ungünstig für die Erzeugung von Solarenergie sind Standorte mit vielen Regentagen oder häufigem Nebel. Für den Sonnenhöhenwinkel selbst sind Standort, Datum und Uhrzeit entscheidend; Sonnenstunden und Globalstrahlung sind separate Größen für die Ertragsabschätzung.
Sonnenhöhenwinkel mittags: Richtwerte für Deutschland
Wie hoch die Sonne mittags steht, lässt sich für jeden Ort näherungsweise berechnen: 90° minus geografischer Breitengrad plus Sonnendeklination. Zur Sommersonnenwende (21. Juni) beträgt die Deklination +23,4°, zur Wintersonnenwende (21. Dezember) –23,4°, zu den Tag-und-Nacht-Gleichen im Frühling und Herbst genau 0°. Daraus ergeben sich für Standorte in Deutschland deutlich unterschiedliche Werte – im Süden steht die Mittagssonne spürbar höher als im Norden:
München
Berlin
Hamburg
Berechnung aus geografischer Breite und Sonnendeklination (±23,4° an den Sonnenwenden, 0° an den Tag-und-Nacht-Gleichen). Der eigene Standort lässt sich mit dem Rechner weiter unten genauer für jeden Monat bestimmen.
Einfluss der Dachneigung
Ein optimaler Neigungswinkel sorgt dafür, dass die Sonnenstrahlen in einem steilen Winkel auf die Module treffen, was die Energieaufnahme maximiert. In Deutschland liegt der ideale Neigungswinkel für eine ganzjährige Nutzung bei Südausrichtung grob bei 30 bis 35 Grad; im Einzelfall bestimmen Ausrichtung, Verschattung und Standort den optimalen Winkel.
Ein zu flaches Dach kann besonders im Winter zu Ertragseinbußen führen, da die Sonne tiefer steht und die Strahlen in einem ungünstigen Winkel auf die Module treffen. Ein zu steiles Dach hingegen kann im Sommer die Effizienz verringern.
Optimierung der Dachneigung
Falls Ihr Dach nicht den idealen Neigungswinkel aufweist, gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Optimierung. Eine Lösung ist die Montage der Solarmodule auf speziellen Halterungen, die den optimalen Winkel herstellen.
Eine andere Möglichkeit ist ein Nachführsystem, das die Module je nach Sonnenstand ausrichtet und so die Effizienz maximiert.
Fazit: Sonnenhöhenwinkel am Standort bestimmen kann sich lohnen
Ob sich eine Solaranlage für Sie lohnt, hängt von mehreren Faktoren ab – dem Sonnenhöhenwinkel, dem Breitengrad, der Jahreszeit, der Globalstrahlung und der Dachneigung. Nutzen Sie unser Tool für die Einschätzung Ihres Standorts.
Fällt das Ergebnis eher enttäuschend aus, ist die Kombination von Solarmodulen mit Batteriespeichern eventuell eine Option. Damit lassen sich kurzfristige Solarstromüberschüsse in die Abend- und Nachtstunden verschieben; saisonale oder standortbedingte Ertragsschwächen gleicht ein Batteriespeicher jedoch nicht aus. Der Eigenverbrauch kann dadurch steigen. Der Sonnenhöhenwinkel-Rechner kann Ihnen dabei helfen, die beste Lösung für Ihre individuelle Situation zu finden.
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