Wie bestimme ich Ausrichtung und Neigung?

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Wie bestimme ich Ausrichtung und Neigung?

Aus dem geografischen Standort der Anlage ergibt sich, wie viel Sonneneinstrahlung genutzt werden kann. Sonnenscheindauer und Einstrahlungswinkel unterscheiden sich je nachdem, wo auf der Erde die PV-Anlage errichtet wird.

Am meisten Ertrag bringen Solarzellen, wenn die Sonnenstrahlung möglichst stark und vor allem auch senkrecht auf sie trifft, optimal wäre also eine Ausrichtung der Anlage direkt zur Sonne hin. Der Sonnenstand ändert sich jedoch im Laufe des Tages (von Ost nach West) und im Verlauf der Jahreszeiten (höher im Sommer, tiefer im Winter), deshalb muss für die Ausrichtung der optimale Mittelwert gewählt werden.

In Mitteleuropa ist dieser optimale Mittelwert, wenn PV-Anlagen nach Süden ausgerichtet und um 30° geneigt sind. Aber auch, wenn Solarmodule abweichend von dieser optimalen Ausrichtung und Neigung installiert werden, sind die Ertragsverluste noch vertretbar.

Solare Bestrahlung in Abhängigkeit von Ausrichtung und Neigungswinkel einer PV-Anlage (für Berlin) (Quelle: Quaschning 2008, S. 121)

Abbildung 5: Solare Bestrahlung in Abhängigkeit von Ausrichtung und Neigungswinkel einer PV-Anlage (für Berlin) (Quelle: Quaschning 2008, S. 121)

Um den Ertrag einer PV-Anlage zu berechnen, brauchen wir die Verluste bzw. Gewinne aus der Ausrichtung und Neigung, die mit fNeigung bezeichnet werden. In der Abbildung oben entspricht der höchste Wert (also bei Südausrichtung und Neigung um 30°) 110 %, das heißt, fNeigung = 1,1. Bei 100 % ist fNeigung = 1.

Für Inselanlagen müssen auch noch andere Kriterien beachtet werden: Da nicht auf Strom aus dem Netz zurückgegriffen werden kann, sollte vor allem sichergestellt werden, dass die PV-Anlage auch dann noch genug Strom erzeugt, wenn wenig Sonnenstrahlung da ist, also im Winter. In Mitteleuropa steht die Sonne im Winter niedrig, deshalb bringt ein Neigungswinkel der Solarmodule von 60° bis 70° in dieser Zeit mehr Ertrag als ein Winkel von 30°.

Eine andere Möglichkeit für alle PV-Anlagen ist die Nachführung der Solarmodule. Das kann man sich vorstellen wie Blumen, die sich immer zur Sonne hin ausrichten, um möglichst viel Licht zu bekommen. Bei der Nachführung werden die Solarmodule ständig dem aktuellen Sonnenstand angepasst, indem sie um eine horizontale und/oder eine vertikale Achse gedreht werden. Dadurch kann der Ertrag in mitteleuropäischen Breiten um bis zu etwa 30 % gegenüber einem fixen Modul gesteigert werden. Dem gegenüber steht der Aufwand für die mechanische Nachführung (Installationskosten, Wartungs- und Energieaufwand).

   

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