Was ist der beste Einfallswinkel beim Solarkollektor?

Oft fallen mir Solarthermieanlagen auf wie diese: Drei Flachkollektoren nebeneinander in einem Meer von Photovoltaikmodulen, direkt aufs Dach montiert, mit einer Neigung von 30 Grad oder steiler. Das sind dann reine Warmwasseranlagen, die vor allem im Sommer ihren Beitrag zur Trinkwassererwärmung leisten. Inzwischen sind wir aber schon einen Schritt weiter: Größere, effizente Solarthermieanlagen liefern auch Heizwärme und sogar Prozesswärme für gewerbliche Anwendungen.

Azimut und Einfallswinkel beim Solarkollektor

Wenn eine Solarkollektoranlage ganzjährig möglichst viel solare Wärme liefern soll, ist es gut sich ein paar Gedanken über den Einfluss der Ausrichtung und des Aufstellwinkels der Solaranlage und auf den Jahresertrag des Solarkollektors zu machen.

Klassiker: Photovoltaik zur Stromerzeugung, dazu ein Kollektor für das warme Wasser - da geht noch mehr

Klassiker: Photovoltaik zur Stromerzeugung, dazu ein Kollektor für das warme Wasser – da geht noch mehr

An der Himmelsrichtung lässt sich nicht drehen

Der so genannte Azimutwinkel beschreibt die horizontale Ausrichtung des Solarkollektors oder auch eines Photovoltaikmoduls. Ideal für hohe Kollektorerträge ist ein Azimutwinkel von 0 Grad, wenn also die Anlage nach Süden ausgerichtet ist. Im Bestand gibt das Dach die Ausrichtung vor – wenn es nicht gerade ein (ausreichend tragfähiges) Flachdach ist. Den Aufstellwinkel kann man – außer bei der In-Dach-Montage – mit Hilfe einer Aufständerung frei wählen.

Je steiler der Aufstellwinkel, desto größer der Ertrag im Winter

Ideal ist es, wenn die Sonnenstrahlen im rechten Winkel auf die Kollektoroberfläche treffen, bei flach geneigten Kollektoren also eher im Sommer. Dann liefern die Kollektoren aber ohnehin Wärme im Überschuss. Deshalb kann es sinnvoll sein, den Kollektor steiler aufzuständern oder sogar senkrecht an der Fassade oder am Balkongeländer anzubringen.

Nicht nur zur Winterszeit

Steil aufgestellte Kollektoren mildern Ertragsspitzen im Sommer und die Anlage geht nicht so häufig in die thermische Stagnation – zugunsten einer höheren Wärmeausbeute im Winter. Ein gutes Beispiel ist dieses Haus in Wildenberg. Voraussetzung ist ein effizienter Kollektor mit entsprechender Wirkungsgradkennlinie, der auch bei tieferen Außentemperaturen noch Wärme zu liefern im Stande ist. Übrigens ist die steilere Aufstellung auch bei einer Südabweichung des Kollektors vorteilhaft – dann wird die Sonneneinstrahlung morgens (Ost-Ausrichtung) oder abends (West-Ausrichtung) besser genutzt.

Vorsicht Schatten!

Man sollte nur aufpassen, dass die Kollektoren und Module nicht verschattet werden, zum Beispiel durch die Nachbarbebauung oder durch Bäume. Mehrere Kollektorfelder auf einem Flachdach müssen so aufgestellt werden, dass sie sich nicht gegenseitig verschatten können. Aber keine Angst, so schlimm wie bei der Photovoltaik, wirkt sich die Verschattung von Solarthermie nicht aus, was aber trotzdem bedeutet, dass weniger Schatten natürlich immer besser ist.

Solarthermie und Photovoltaik friedlich vereint

Der steile Aufstellwinkel unterscheidet (manche) Solarkollektoren von der Photovoltaik. Das kann störend sein, wenn sich auf einem Dach zwei unterschiedlich geneigte Bauteile tummeln. Solarkollektoren an der Fassade lassen aber Gestaltungsfreiheit für die Photovoltaik auf dem Dach.

Klingt kompliziert? Aber auch nach vielen Stellschrauben, um den Jahresertrag zu optimieren. Der beste Neigungswinkel beim Solarkollektor ist immer abhängig vom Standort, der Nutzung, den Aufstellmöglichkeiten und der Architektur des Gebäudes.

Schickt uns Fotos!

Ein Aufruf an euch – unsere Leserschaft: Habt ihr auch Photovoltaik UND Solarthermie auf dem Dach, oder ist euer Kollektor besonders originell in die Architektur eures Hauses integriert? Schickt uns gerne eure Fotos und Projektbeispiele!

Titelbild: math1as / photocase.de, Foto im Artikel: Rädisch

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6 Kommentare zu “Was ist der beste Einfallswinkel beim Solarkollektor?”

  1. Gerhard Bäurle

    Hallo,

    kürzlich habe ich das Drehhaus von Christopher und Jürgen Rinn in Heuchelheim besichtigt, um im Auftrag des Touchpanel-Herstellers tci eine Fachartikel über die Steuerung des Drehhauses zu schreiben.

    Am Rande waren auch die Solarkollektoren und die Verschattung ein Thema:

    Das Drehhaus hat natürlich ein spezielles “Problem” – wenn es im Hochsommer in den Schatten gedreht wird, soll die Photovoltaik trotzdem noch Strom liefern. Daher liegen diese flach auf dem Dach.

    Um eine Verschattung zu verhindern, wurden die Solarthermie-Module einfach in die Balkon-Brüstung vom Dachgeschoss integriert.

    Foto: http://www.drehhaus.de/de/historie.php

    Link zum Fachartikel in der g+h: http://www.guh-elektro.de/index.cfm?pid=1463&pk=148228

    1. Michael

      bei diesem haus verstehe ich den sinn von “drehen” nicht ganz…
      den pv ertrag erhöht es nicht schon mal durch die flache anordnung nicht.
      nur den ertrag der solarthermieanlage, aber auch nur sehr gering (im sommer ist eh genug wärme da) und selbst im winter dürfte durch das drehen nicht sehr viel zusätzliche energie gewonnen werden.
      ob die mehrkosten für das “drehbar” wohl jemals wieder reinkommen?

  2. Kai Lorenz

    Vakuukröhrenkollektoren mit CPC-Spiegel soll es laut meinem Installateur “egal” sein, in welchem Winkel die Sonne die Module bescheint – der Spiegel richtet die Strahlen immer im richtigen Winkel auf die Röhre. Daher riet er mir davon ab, die Kollektoren – wie ich es geplant hatte – zum Teil auch auf die Ost-Seite der Giebelwand zu montieren.

  3. Ulrich

    Die Gesetze der Physik kann auch ein Vakuum-Röhrenkollektor leider nicht aushebeln. Der CPC-Spiegel korrigiert vor allem difusses Licht; also Strahlen die z.B. durch Wolken gebrochen werden und nicht im einheitlichen Winkel auf den Absorber fallen. Bei einer Giebelwand-Montage verstehe ich die Beschreibung so, dass die Kollektoren senkrecht montiert werden würden; dass kann man machen um vor allem in den Wintermonaten bei tief-stehender Sonne noch ein paar kW/h zu ernten. Aber mit der zusätzlichen Ausrichtung auf der Ost-Seite hat man da schon 2 limitierende Faktoren für einen möglichst hohen Solarertrag. Ohne das Haus zu kennen, würde ich dem Installateur in diesem Fall vermutlich zustimmen da der Mehrwert an Brennstoffeinsparung vermutlich teuer erkauft wäre.

    1. Kai Lorenz

      Stimmt wohl – die Zeit bis 15.00 Uhr wäre für die Ost-Kollektoren “verloren”, und ob das Mehr an Einstrahlung dann diesen Verlust wieder ausgleicht, wäre fraglich. Schade, dass das nötige “Kleingeld” fehlt, um eine solche Anlage trotzdem aus Vergleichszwecken zu installieren, mit jeweils getrennten Wärmemengenzählern 😉

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