Was ist der beste Winkel für Solarmodule

Bester Winkel für Solarmodule

Willkommen zu diesem informativen Artikel.

Möchten Sie eine wirklich effiziente Solaranlage bauen, wissen aber nicht, wie Sie die richtige Ausrichtung der Solarmodule bestimmen und den perfekten Neigungswinkel berechnen können?

Kein Problem, auf dieser Seite finden Sie alle Informationen und Ratschläge, die es Ihnen ermöglichen, Schritt für Schritt die richtige Ausrichtung (Azimutwinkel) und die beste Neigung Ihrer Paneele (Neigungswinkel) in Abhängigkeit von der Jahreszeit, in der Sie einen höheren Strombedarf haben, und von dem geografischen Standort, an dem Sie die Solaranlage installieren möchten, zu ermitteln.

Dank einer mathematischen Formel und unserer Karte der Breitengrade der Vereinigten Staaten werden Sie lernen, die optimale Neigung für Ihre Stadt sowohl im Sommer als auch im Winter zu berechnen, ohne Zeitverlust und kostenlos.

In welche Richtung sollen die Paneele ausgerichtet werden?

Bei der Planung einer Solaranlage ist es wichtig, die Dachseite zu wählen, auf der die Paneele montiert werden sollen. Man muss also wissen, auf welcher Seite die Sonneneinstrahlung den ganzen Tag über am höchsten ist, um die größtmögliche Stromerzeugung zu erzielen. Da die Sonnenkollektoren produktiver sind, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht auf ihre Oberfläche treffen, ist die beste Ausrichtung diejenige, die direkt nach SÜDEN gerichtet ist (Azimutwinkel = 180°). Im Gegensatz dazu ist in den Ländern der südlichen Hemisphäre (wie Südafrika und Australien) die beste Ausrichtung die nach NORD.

Für den Fall, dass eine Installation in südlicher Richtung nicht möglich ist oder es Probleme mit der Abschattung gibt (z.B. ein sehr hoher Baum), ist es möglich, die Ausrichtung der Paneele leicht zu ändern.

Es ist in der Tat nützlich zu wissen, dass bei einer Ausrichtung der Solarmodule außerhalb des wahren Südens, bis zu einem Maximum von 45° (Süd-Ost und Süd-West), die jährliche Produktion eine eher begrenzte Reduzierung (1-3%) erfährt. Die Sonneneinstrahlung, die die Paneele erhalten, ist fast die gleiche. Wenn die Paneele jedoch in einem Winkel von mehr als 45° gegenüber dem wahren Süden gedreht werden, beginnt die Produktion deutlich zu sinken.

Bei 90° gegenüber dem wahren Süden (also Osten und Westen) kann die Produktion auf 30 % fallen. Dieser Rückgang ist darauf zurückzuführen, dass die Solarmodule die meiste Zeit des Tages einer schwachen und nicht senkrechten Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Diese Paneele produzieren zwar Sonnenenergie, aber in geringerem Maße als Paneele, die direkt nach Süden ausgerichtet sind.

Was ist der optimale Neigungswinkel für Solarmodule?

Nun, da wir wissen, dass die optimale Richtung Süden ist, müssen wir den optimalen Neigungswinkel finden.

Zunächst einmal müssen wir bei der Wahl des Neigungswinkels für Solarmodule auf einem Hausdach zwei Grundbedürfnisse befriedigen: das Bedürfnis nach Energieerzeugung und das Bedürfnis nach einem ästhetisch ansprechenden und dauerhaften Endergebnis. Das Dach eines Hauses hat bereits seine eigene Neigung und Neigung, so dass ein Kompromiss zwischen diesen beiden Bedürfnissen gesucht werden muss. Die Kenntnis des optimalen Neigungswinkels für die Produktion ermöglicht es uns, den besten Kompromiss für unsere Anlage zu wählen.

Wenn Sie hingegen die Struktur für ein Sonnendach mit Sonnenkollektoren oder die Struktur für eine Freiflächen-Solaranlage oder für einen innovativen Parkplatz, der mit mehreren in Reihe oder parallel verdrahteten Kollektoren bedeckt ist, bauen möchten, wird dieser Leitfaden in der Entwurfsphase der Struktur sehr nützlich sein, da er Ihnen den optimalen Neigungswinkel der Struktur in Bezug auf die horizontale Ebene liefert.

Der optimale Neigungswinkel, den unsere Solarmodule haben werden, wird im Wesentlichen von zwei Faktoren beeinflusst:
– dem Breitengrad des geografischen Ortes, an dem wir sie montieren wollen
– der Jahreszeit, in der wir mehr Energie benötigen

Wie wirkt sich der Breitengrad auf den Neigungswinkel aus?

Wie ich bereits sagte, produziert ein Solarmodul umso mehr Strom, je mehr es senkrecht zu den Sonnenstrahlen steht. Die maximale Energieproduktion wird zur Mittagszeit erreicht, wenn die Sonne ihren höchsten Stand am Horizont erreicht. Daher müssen wir im Laufe des Jahres die maximale und minimale Höhe der Sonne zur Mittagszeit kennen, um herauszufinden, um wie viel Grad unsere Module geneigt werden müssen. Zu diesem Zweck kommen uns zwei besondere Tage im Jahr zu Hilfe.

Wie viele von Ihnen bereits wissen, gibt es einen Tag im Jahr, an dem wir weniger Lichtstunden haben, und einen Tag im Jahr, an dem wir mehr Lichtstunden haben. Diese Tage heißen …
– Wintersonnenwende
– Sommersonnenwende

Die Sommersonnenwende, an der wir mehr Lichtstunden haben, ist am 20. oder 21. Juni, und die Sonne steht mittags auf ihrem höchsten Stand im Jahr (siehe Abbildung); die Wintersonnenwende, an der wir weniger Lichtstunden haben, ist am 21. oder 22. Dezember, und die Sonne steht mittags auf ihrem niedrigsten Stand im Jahr (siehe Abbildung).

Abhängig vom Breitengrad, in dem wir leben, ändert sich auch die maximale und minimale jährliche Höhe der Mittagssonne. Wie aus der nachstehenden Abbildung hervorgeht (Kartennachweis: Mapsofworld.com), liegt der Breitengrad der kontinentalen Vereinigten Staaten zwischen etwa 49° Nord (ohne Alaska) und knapp über 26° Süd (Texas). Um die Höhe der Sonne während der Sommer- und Wintersonnenwende zu kennen, müssen wir nur die Breitengrade bestimmen, in denen wir unsere Solaranlage installieren wollen. Schauen wir uns die folgende Abbildung an. Wenn wir uns zum Beispiel in Chicago befinden, beträgt der Breitengrad etwa 42°.

Breitengrad der kontinentalen Vereinigten Staaten

Berechnung der maximalen Sonnenhöhe zur Mittagszeit

Nachdem der Breitengrad ermittelt wurde, müssen wir 23° abziehen (der derzeitige ungefähre Neigungswinkel der Erde). Die letzte mathematische Operation lautet: 90 – (erhaltenes Ergebnis). Im Fall von Chicago liegt der Kulminationspunkt der Sonne bei 71°, was sich aus der Berechnung 90 – (42-23) ergibt. Um die maximale Energieeffizienz während der Sommersonnenwende zu erreichen, müssen die Sonnenkollektoren in Chicago nach SÜD ausgerichtet und um 19° (90-71) geneigt sein. Auf diese Weise stehen die Paneele zur Mittagszeit perfekt senkrecht zu den Sonnenstrahlen.

Berechnung der minimalen Sonnenhöhe zur Mittagszeit

Um die Sonnenhöhe zur Mittagszeit während der Wintersonnenwende zu berechnen, müssen wir statt der Subtraktion 23° addieren. Die anschließende mathematische Operation bleibt unverändert. Das Ergebnis für Chicago ist 90 – (42 + 23) = 25°. Um eine maximale Energieeffizienz während der Wintersonnenwende zu erreichen, müssen die Solarmodule in Chicago nach SÜD ausgerichtet und um 65° (90-25) geneigt sein. Auf diese Weise stehen die Paneele zur Mittagszeit genau senkrecht zu den Sonnenstrahlen.

Aus den Berechnungen wird sofort ersichtlich, dass ein hoher Neigungswinkel der Paneele eine größere Energieproduktion während der Wintersaison begünstigt, während ein niedriger Neigungswinkel der Paneele eine größere Energieproduktion während der Sommersaison begünstigt.

Welchen Neigungswinkel wählen wir für unser System? Ganz einfach: den, der unserem Energiebedarf entspricht.

Wenn wir uns in Chicago befinden und nur in der Wintersaison Energie benötigen, ist es gut, einen Neigungswinkel zwischen 53° und 65° (Beispiel 59°) zu wählen, während wir, wenn wir nur im Sommer Energie benötigen, einen Neigungswinkel zwischen 19° und 30° (Beispiel 24,5°) wählen sollten. Besteht hingegen ein größerer Bedarf im Sommer, ist ein Neigungswinkel zwischen 19° und 42° (z. B. 30°) sinnvoll. Wenn der Bedarf im Winter größer ist, ist ein Neigungswinkel zwischen 42° und 65° (z.B. 53°) sinnvoll.

Wenn der Energiebedarf in Chicago das ganze Jahr über konstant ist, kann man sich für einen Mittelwert entscheiden, z.B. 42°, immer mit Ausrichtung nach SÜDEN.