Solarthermie-Anlage Standort

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Der beste Standort für eine Solarthermieanlage

Eignet sich mein Haus überhaupt für eine Solarthermie-Anlage? Das ist wohl die alles entscheidende Frage für oder gegen die Installation von Wärmekollektoren. Einerseits müssen die baulichen Voraussetzungen stimmen, andererseits die Sonnenstrahlen in einem möglichst perfekten Winkel auf die Anlage treffen. Und nicht zuletzt kommt es auch auf die Sonnenscheindauer vor Ort an. In diesem Beitrag bewerten wir die Standortvoraussetzungen im Hinblick auf die Effizienz einer Solarthermieanlage.

Solarthermie auf einem Hausdach © Horst Schmidt, stock.adobe.com
Solarthermie auf einem Hausdach © Horst Schmidt, stock.adobe.com

Faktor #1: Globalstrahlung in Deutschland unterschiedlich

Jeder Solaranlagen-Interessent sollte sich bewusst sein, dass die Energiequelle Sonne eine recht unbeständige Größe ist. Nachts scheint sie gar nicht, im Winter nicht so intensiv wie im Sommer und in manchen Gegenden lässt sie sich auch seltener blicken als in anderen. Mit welchen Werten in den einzelnen Regionen zu rechnen ist, zeigt die Karte der Globalstrahlung, die der Deutsche Wetterdienst (DWD) alle 10 Jahre herausgibt. Angegeben werden die mittleren Jahressummen der letzten 30 Jahre. 1991 bis 2020 lag die Jahressumme im Bundesdurchschnitt bei 1.086 Kilowattstunde pro Quadratmeter. Wie zuvor wurden die Spitzenwerte im Süden der Republik (ca. 1.100 – 1.250 kWh/m²) und die niedrigsten im Nordwesten und einigen Mittelgebirgen (um 1.000 kWh/m²) ermittelt.

Globalstrahlung Deutschland, mittlere Jahressummen © Deutscher Wetterdienst
Globalstrahlung Deutschland, mittlere Jahressummen © Deutscher Wetterdienst
Hinweis: Die Globalstrahlung setzt sich zusammen aus Direktstrahlung und Diffusstrahlung. In Deutschland beträgt der Anteil der diffusen Sonnenstrahlung an der Globalstrahlung ca. 50%. Dabei wird ein Teil der Strahlen durch Wolken, Luftfeuchtigkeit und diverse Partikel in unterschiedliche Richtungen geleitet, das Licht also „gestreut“. Die Leistung der Solarthermie-Anlage ist dann auf ein Fünftel der Leistung bei direkter Sonnenstrahlung reduziert.
Diffuse Strahlung erklärt
Diffuse Strahlung erklärt

Die Auswirkung liegt auf der Hand: Allein im Hinblick auf die Globalstrahlung ist in Bayern und Baden-Württemberg mit den größten Solarerträgen zu rechnen. Was jedoch keineswegs bedeutet, dass die anderen Regionen abgehängt werden. Es gibt nämlich noch weitere Faktoren, die Ernte zu optimieren:

Faktor #2: Ausrichtung der Solarkollektoren

Wer kennt ihn nicht, den Kinder-Merksatz „Im Osten geht die Sonne auf, im Süden steigt sie hoch hinauf, im Westen wird sie untergehn, im Norden ist sie nie zu sehn.“? Er sagt schon alles: Die beste Ausrichtung für Solarkollektoren ist der Süden, die schlechteste der Norden. Osten und Westen sind dazwischen anzusiedeln. Eine reine Ost- bzw. Westausrichtung ist mit Ertragseinbußen von ca. 20 Prozent verbunden. Abweichungen von Süden bis maximal 30 Prozent sind dagegen unbedeutend. Die Ertragsverluste von ca. 5 Prozent lassen sich relativ leicht durch eine etwas größere Kollektorfläche kompensieren.

Tipp: Bei einem Haus mit Süd- oder Nordgiebel und Steildach einfach beide Dachflächen mit Solarkollektoren belegen. So können die Vormittags- und die Nachmittagssonne als Energiespender dienen.
Solarthermie: Ausrichtung und Neigung spielen eine große Rolle
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Faktor #3: Neigung der Kollektorfläche

Ihre maximale Leistung erreicht eine solarthermische Anlage, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht, das heißt in einem Winkel von 90 Grad, auf die Kollektorfläche treffen. Aufgrund der Erdrotation kann dies jedoch allenfalls wenige Minuten am Tag der Fall sein. Übers Jahr durchgeführte Messungen ergaben optimierte Neigungswinkel für beide Solarthermie-Systeme:

  • 20 bis 50 Grad für die solare Trinkwassererwärmung. Im Sommer kann die Solarthermieanlage manchmal bis zu 100 Prozent des gesamten Warmwasserbedarfs decken. Der hohe Sonnenstand wird am besten mit etwas flacher geneigten Kollektoren ausgenutzt.
  • 45 bis 70 Grad für die solare Heizungsunterstützung. Gerade in den Übergangsmonaten, wenn die Sonne noch recht tief am Himmel steht, ist ein größerer Neigungswinkel günstig. Auch die 90-Grad-Neigung bei Fassadenmontage kann gute Ergebnisse erzielen.

Bei Dächern mit einer Neigung von weniger als 20 oder sogar 10 Grad kann der Regen den Schmutz und andere Rückstände aus der Luft nicht zufriedenstellend abwaschen. Für ein effektives Betreiben der Solarkollektoren fehlt ganz einfach der Selbstreinigungseffekt durch Niederschläge. Doch keine Sorge! Bei sehr gering geneigten und flachen Dächern können die Kollektoren aufgeständert werden. Die zu montierenden Gestelle werden als Aufständerung bezeichnet. Direkt durchströmte Vakuumröhrenkollektoren lassen sich alternativ auch dachparallel installieren. Dies ermöglicht eine deutlich schlankere Unterkonstruktion und ist zudem unauffälliger.

Der Neigungswinkel kann durch Aufständerungen optimiert werden
Der Neigungswinkel kann durch Aufständerungen optimiert werden
Hinweis: Geprüft werden muss auch die Baustatik eines Hauses [auf 2.3]. Je nach Bauform wiegt ein Quadratmeter Kollektorfläche zwischen 10 und 25 kg.

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Faktor #4: Verschattung ist ein No-go

Nachbargebäude, Bäume, Antennen, Masten, Straßenlaternen o.ä. sind für Betreiber von Solarthermieanlagen nichts anderes als Störfaktoren. Werfen sie Schatten auf die Kollektorfläche, mindert das den Ertrag. Daher ist es wichtig, vor einer Installation neben dem Tageslauf auch den Jahreslauf der Sonne zu beobachten. Denn was im Sommer kaum bemerkt wird, kann schon im Herbst das halbe Dach verschatten. Gartenbesitzer können durch ein regelmäßiges Stutzen ihrer Hecken und Bäume Einfluss nehmen. Steht das Nachbarhaus im Weg, empfiehlt es sich, die Solaranlage entsprechend zu planen.

Tipp: Wenn der Sonnenlauf nicht bekannt ist, wie z.B. beim Kauf eines neuen Hauses, hilft ein Sonnenbahnindikator beim Ermitteln. Durch ein Okular sieht man, welche Objekte die Solaranlage zu welcher Uhrzeit verschatten würden. Oder man wendet sich an einen erfahrenen Solarteur. Er schätzt eine mögliche Verschattung effektiv ein und beurteilt den Standort.
Bei der Standort-Beurteilung hilft ein Sonnenbahnindikator
Bei der Standort-Beurteilung hilft ein Sonnenbahnindikator
Wichtig: Wagen Sie einen Blick in die Zukunft. Erkundigen Sie sich bei der Kommune, ob in den kommenden Jahren in Ihrer Nähe gebaut wird. Dort vorliegende Bebauungspläne informieren über geplante Neubaugebiete oder Gewerbeparks. Das Gartenbauamt gibt Auskunft über kommende Anpflanzungen. Aufgepasst auch bei bereits gepflanzten Bäumen: Können sie in den nächsten 20 Jahren so hoch werden, dass sie zu Verschattungen auf Ihrem Haus führen?
Versuchen Sie für die Planung in die Zukunft zu sehen
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Fazit

Für den Betrieb einer Solarthermie-Anlage ist ein Standort in Deutschlands Süden und Südwesten zweifellos ein Glücksfall. Stimmen dann noch Ausrichtung und Neigung der Dachfläche, sind beste Erträge praktisch garantiert. In anderen Regionen muss etwas mehr Know-how eingesetzt, sprich die Gegebenheit noch weiter optimiert werden. Vielleicht muss man sich hier einfach auch mit etwas geringeren Solarerträgen zufrieden geben. Möglicherweise berücksichtigen Solarteure dies bei ihrem Angebot, fragen Sie doch einfach mal nach. Beim wichtigsten Punkt unterscheidet sich der Norden absolut nicht vom Süden: Die wahren Leistungskiller sind Schatten auf der Solarwärmeanlage.

Daher gilt als Merksatz: Neigungswinkel und Ausrichtung sind flexibel, Verschattung dagegen ist ein No-go.

Solarthermie: Schatten ist ein no go!
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