Photovoltaik-Neigungswinkel: Tabelle und optimale Dachneigung

Was ist der optimale Neigungswinkel für Photovoltaik in Deutschland?

Der optimale Neigungswinkel für Photovoltaik liegt in Deutschland bei 30 bis 35 Grad mit Ausrichtung nach Süden. Bei dieser Neigung wird über das Jahr im Mittel der höchste Jahresertrag erreicht. 

Von Süddeutschland nach Norddeutschland steigt der ideale Winkel um wenige Grad, da die Sonne im Norden etwas tiefer steht. Innerhalb von 30 bis 35 Grad bleibt der Unterschied für den Jahresertrag dabei vernachlässigbar. Auch bei der Ausrichtung der Solaranlage gibt es eine hohe Toleranz: Solange das Dach ungefähr nach Süden zeigt, ändert sich der Ertrag kaum.

Ein steilerer Winkel von 45 bis 60 Grad fängt die flache Wintersonne zwar besser ein, mindert jedoch den Gesamtertrag über das Jahr hinweg. Ein flacherer Winkel um 15 bis 20 Grad nutzt hingegen die hohe Sommersonne stärker, bringt aufs ganze Jahr gesehen aber ebenfalls weniger Ertrag. Der Bereich von 30 bis 35 Grad bildet den besten Kompromiss aus beiden Jahreszeiten und ist deshalb das Jahresoptimum.

Photovoltaik-Neigungswinkel-Tabelle: Ertrag je Neigung und Ausrichtung

Die Photovoltaik-Neigungswinkel-Tabelle zeigt für jede Kombination aus Dachneigung und Ausrichtung, wie viel Ertrag im Vergleich zum Optimum erzielt wird. So lässt sich der PV-Ertrag für nahezu jede Dachform direkt einordnen. Sie lesen die Tabelle in zwei Schritten: zuerst die Spalte der Ausrichtung wählen, dann die Zeile der eigenen Dachneigung.

Alle Prozentwerte der folgenden Tabelle gelten für einen schattenfreien Standort mit durchschnittlicher Sonneneinstrahlung in Deutschland. Der Basiswert von 100% bezieht sich auf eine Südausrichtung mit 30 Grad Neigung. Da das rechnerische Ertragsmaximum jedoch bei 35 bis 40 Grad liegt, können einzelne Werte dort auch über 100% betragen. 

Die Prozentwerte wurden auf Basis des Strahlungsdatensatzes von PVGIS der Europäischen Kommission für einen schattenfreien Standort mit durchschnittlicher Sonneneinstrahlung in Deutschland berechnet.

So rechnen Sie den Tabellenwert in Ihren Jahresertrag um

Ihren Jahresertrag berechnen Sie, indem Sie die Anlagenleistung mit dem spezifischen Jahresertrag Ihrer Region und dem Prozentwert aus der Tabelle multiplizieren. Für die Berechnung nutzen Sie den spezifischen Jahresertrag für die optimale Südausrichtung Ihrer Region. Die individuelle Ausrichtung und Dachneigung sind bereits im Prozentwert der Tabelle berücksichtigt.

Für ein Ost-Wet-Dach mit 15 Grad Neigung und 10 Kilowatt-Peak (kWp) Leistung setzt die Rechnung den Tabellenwert von 84% ein:

10 kWp × 1.000 kWh/kWp × 0,84 = 8.400 kWh pro Jahr

Unsere Beispielrechnung ist vereinfacht und lässt Faktoren wie Verschattung, Temperatur und Alterung der Module außer Acht. In sonnenreichen Regionen fällt der spezifische Ertrag höher aus, in sonnenärmeren niedriger. Einen verlässlichen Wert für Ihre Region liefert das oben genannte Online-Tool PVGIS.

Wie viel Ertrag kostet eine abweichende Dachneigung?

Liegt die Dachneigung bei einer Südausrichtung zwischen 20 und 45 Grad, verlieren Sie gegenüber dem Basiswert der Tabelle (30 Grad Süd) weniger als 5% Ertrag. In diesem Bereich ist der winkelbedingte Ertragsunterschied so gering, dass er eine bauliche Änderung selten rechtfertigt. Ob sich ein Umbau dennoch lohnt, hängt zusätzlich von den Kosten, dem Dachzustand und Ihren weiteren Zielen ab.

Auch ein flach geneigtes Süddach liefert noch hohe Erträge: Bei einer Neigung von 10 Grad werden laut Tabelle 92% des Optimums erreicht, mit 15 Grad bereits 95%. Deutlich sinkt der Ertrag erst bei extremen Winkeln. Ein komplett flach aufliegendes Südmodul (0 Grad) erzielt noch rund 85%, während ein senkrecht an der Fassade montiertes Südmodul (90 Grad) auf nur 71% kommt.

Je mehr die Ausrichtung von Süden abweicht, desto flacher liegt der ideale Winkel. Ein Ost-West-Dach verliert bei steiler Neigung deshalb mehr Ertrag als ein Süddach. Für ein bestehendes Dach bedeutet das: Erst sehr flache oder sehr steile Neigungen drücken den Ertrag einer Solaranlage auf dem Dach spürbar.

Welcher Neigungswinkel ist bei einem Flachdach optimal?

Auf dem Flachdach ist ein Neigungswinkel von 10 bis 15 Grad optimal. Der Ertrag liegt in diesem Fall zwar bei 90 bis 95%, dafür verschatten sich die PV-Module nicht selbst und die Installationsfläche wird optimal genutzt. Die Grundlagen zur Montage fasst der Beitrag zur Photovoltaik auf dem Flachdach zusammen.

Eine immer beliebtere Aufstellungsform auf Flachdächern ist die Ost-West-Ausrichtung. Hier sind die Modulreihen abwechselnd nach Osten und West ausgerichtet, wodurch sie sich kaum gegenseitig verschatten. Der ideale Neigungswinkel liegt bei 15 Grad. Zwar erzielen Sie damit nur 85% des optimalen Ertrags, können aber dadurch eine deutlich höhere Anzahl an Solarmodulen installieren.

Welche Neigung ist für Norddächer optimal?

Ein Norddach sollte so flach wie möglich sein. Komplett waagerecht erreicht es wie jede Fläche 85% des optimalen Ertrags, bei 10 Grad Nordneigung noch 77%, bei 30 Grad 59% und bei 45 Grad rund 45%. Daher eignet es sich am besten mit einer möglichst flachen Neigung als Ergänzung zu einer größeren, nach Süden ausgerichteten Anlage. Ob sich die PV-Anlage auf dem Norddach überhaupt lohnt, klärt unser Beitrag zur Photovoltaik auf der Nordseite.

Wie ermittle ich meine Dachneigung?

Ihre Dachneigung ermitteln Sie entweder mit einem Neigungsmesser, mit einer Smartphone-App oder rechnerisch aus Höhe und Länge des Dachs. Wenn Sie den Winkel nicht selbst messen können, liefert ein Solarkataster für viele Regionen einen verlässlichen Richtwert.

Mit einem Neigungsmesser messen

Legen Sie einen Neigungsmesser auf die Dachfläche und lesen Sie den Winkel direkt ab. Das Gerät, auch Inklinometer genannt, ist die genaueste der drei Methoden und schon für wenige Euro erhältlich.

Mit dem Smartphone messen

Öffnen Sie eine Wasserwaagen- oder Neigungs-App und legen Sie das Smartphone flach auf die Dachfläche. Die eingebauten Lagesensoren zeigen den Winkel an, sind aber nicht ganz so genau wie ein Neigungsmesser.

Aus Höhe und Länge berechnen

Teilen Sie die Höhe des Dachs durch seine horizontale Länge und bilden Sie aus dem Ergebnis den Arkustangens. So erhalten Sie den Neigungswinkel auch ganz ohne Messgerät. Der Arkustangens steht auf jedem wissenschaftlichen Taschenrechner und in Tabellenprogrammen als Funktion ATAN bereit.

Bei einer Dachhöhe von 4 Metern und einer horizontalen Länge von 7 Metern ergibt sich eine Dachneigung von rund 30 Grad.

arctan(4 / 7) = arctan(0,57) = 30°

Das Rechenbeispiel gilt für ein einfaches Satteldach. Das Ergebnis schlagen Sie anschließend in der Tabelle nach.

Was bringt eine nachträgliche Aufständerung oder Nachführung?

Eine nachträgliche Aufständerung hebt flache Module auf den optimalen Winkel und gleicht so den Ertragsverlust aus. Noch effektiver ist eine dynamische Nachführung: sie dreht die Module stets zur Sonne und steigert den Ertrag laut einer Übersichtsarbeit im Fachjournal Clean Energy je nach System um etwa 20 bis 40%. 

Ob sich der Aufwand lohnt, hängt vom Ausgangswinkel ab. Ein bereits gut geneigtes Süddach gewinnt durch eine Aufständerung kaum etwas, ein flaches oder nach Norden geneigtes Dach dagegen deutlich. Einachsige Systeme folgen der Sonne nur horizontal, zweiachsige zusätzlich in der Höhe und erzielen entsprechend mehr Erträge. Nachführsysteme sind jedoch mechanisch aufwendig und lohnen sich vor allem bei großen Freiflächenanlagen, wie unser Beitrag zur nachgeführten PV-Anlage zeigt.

Welche weiteren Faktoren beeinflussen den Ertrag einer PV-Anlage?

Neben Neigung und Ausrichtung beeinflussen vor allem Verschattung, Temperatur, Verschmutzung sowie die Qualität von Modulen und Wechselrichter den Ertrag einer PV-Anlage. Diese Faktoren wirken unabhängig vom Winkel und lassen sich teils noch nachträglich verbessern.

Weil diese Faktoren den Jahresertrag zusammen stärker beeinflussen können als eine kleine Winkelabweichung, zeigt die folgende Übersicht ihre Wirkung und die passenden Gegenmaßnahmen.

• Verschattung: Bereits ein teilweise verschattetes Modul liefert deutlich weniger Strom; Leistungsoptimierer oder Mikrowechselrichter mindern jedoch den Verlust. Wie stark eine Verschattung im Einzelfall den Ertrag mindert, sollte in einer eigenen Analyse geprüft werden.
• Temperatur: Hohe Modultemperaturen senken den Wirkungsgrad, weshalb eine gute Hinterlüftung der Module wichtig ist.
• Verschmutzung: Laub, Staub und Vogelkot mindern den Ertrag. Flach geneigte Module verschmutzen dabei schneller.
• Technik: Ein effizienter Wechselrichter und fachgerecht verlegte Kabel halten die Umwandlungsverluste gering.

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