Solarthermie

Spielen Ausrichtung und Neigung des Kollektors wirklich eine Rolle?

Kurzantwort

Weniger, als die meisten befürchten. Ein genau nach Süden ausgerichteter Kollektor mit 30–50° Neigung ist das Jahresoptimum, doch jede Ausrichtung bis 45° Abweichung von Süden verliert nur 5–8 % des Ertrags, und ein genau nach Osten oder Westen ausgerichtetes Dach liefert immer noch 75–80 %. Die Neigung bestimmt vor allem die saisonale Verteilung: Ein steilerer Kollektor mit 45–55° tauscht Sommerüberschuss, den Sie nicht nutzen können, gegen Winterwärme, die Sie nutzen können.

Titelgrafik: Spielen Ausrichtung und Neigung des Kollektors wirklich eine Rolle?

Was ist die optimale Ausrichtung und Neigung für einen Solarkollektor?

Auf der Nordhalbkugel genau nach Süden, mit einer Neigung, die etwa dem Breitengrad des Standorts entspricht – 30–40° in Südeuropa, 40–50° im Vereinigten Königreich, in Deutschland und Polen. Das ist das Optimum für den Jahresertrag. Für Warmwasser ist es selten das Optimum, das Sie tatsächlich wollen: Weil der Trinkwarmwasserbedarf über das ganze Jahr gleichmäßig ist, die Sonneneinstrahlung aber nicht, tauscht eine Neigung, die steiler ist als das Jahresoptimum, nicht nutzbaren Sommerüberschuss gegen nützliche Winterwärme.

Wie viel verlieren Sie bei Ausrichtung nach Osten oder Westen?

Weit weniger, als die meisten Hausbesitzer erwarten. Der Ertrag sinkt nur sanft, wenn sich der Kollektor von Süden abwendet, sodass die ersten 30° fast nichts kosten.

AusrichtungAbweichung von SüdenTypischer Jahresertrag
Süd0°100 %
SSO / SSW22°97–99 %
Südost / Südwest45°92–95 %
OSO / WSW67°84–88 %
Genau Ost / genau West90°75–80 %

Die Neigung ist noch unkritischer: Alles zwischen 20° und 60° bleibt in Mitteleuropa innerhalb von etwa 10 % des Optimums. Ein übliches Schrägdach mit 35–45° kommt dem nahe genug, dass sich eine Aufständerung fast nie amortisiert.

Warum ist die beste Neigung für Warmwasser steiler als für PV?

Weil die beiden Technologien Unterschiedliches optimieren. Photovoltaik speist alles, was sie erzeugt, ein oder verrechnet es, sodass mehr Kilowattstunden im Jahr immer besser sind und das Jahresoptimum gewinnt. Solarthermie kann Wärme nur an einen Speicher abgeben – und der ist im Juli bereits heiß; ein steilerer Kollektor – in Mitteleuropa 45–55° – erhöht daher den solaren Deckungsgrad, obwohl er über das Jahr weniger Gesamtstrahlung auffängt.

Steilere Neigung hat zwei nützliche Nebeneffekte. Sie lässt Schnee schneller abrutschen, und sie verringert die sommerliche Überhitzung durch einen größeren Einfallswinkel im Juli, was die Zahl der Stagnationsereignisse senkt, die die Flüssigkeit überstehen muss.

Bei einer solaren Kombianlage, die zur Raumheizung beiträgt, wählen Sie eine noch steilere Neigung – 55–70° oder sogar eine senkrechte Fassadenmontage –, um den winterlichen Sonnenstand auf den Winterbedarf abzustimmen.

Spielt Verschattung eine größere Rolle als die Ausrichtung?

Ja, und zwar deutlich. Ein Schornstein, eine Dachgaube oder ein einzelner Nadelbaum, der einen Teil des Feldes zwischen 10:00 und 14:00 Uhr verschattet, kostet mehr Ertrag, als das ganze Feld um 45° von Süden wegzudrehen. Ein verschatteter thermischer Kollektor verliert etwa im Verhältnis zur verschatteten Fläche – sanfter als ein Photovoltaik-Strang, der durch eine einzige verschattete Zelle einbrechen kann –, aber er verliert sie mitten am Tag, wenn der Kollektor den Großteil seiner Arbeit leisten sollte.

Prüfen Sie die Verschattung, bevor Sie über die Neigung diskutieren. Im Hochwinter, wenn die Sonne am tiefsten steht, liefert eine Verschattungsanalyse verlässliche Ergebnisse.

Was ist mit Flachdächern, Wänden und Freiaufstellung?

Alle drei funktionieren. Auf einem Flachdach stehen die Kollektoren auf Aufständerungen mit 30–45°; der Reihenabstand beträgt das 2- bis 2,5-Fache der Kollektorhöhe, damit sie sich im Winter nicht gegenseitig verschatten, und Ballast oder Befestigungen werden für die örtliche Windzone ausgelegt – dafür können Sie auf dem Flachdach die perfekte Ausrichtung wählen, die ein Schrägdach nie bietet.

Die Wandmontage mit 90° ist in nördlichen Breiten für Raumheizungsanlagen eine echte Option und vermeidet Dachdurchführungen völlig. Die Freiaufstellung erübrigt alle Fragen zu Zugänglichkeit und Dachlast, auf Kosten längerer Rohrleitungen, und jeder zusätzliche Meter Primärleitung verliert zweimal am Tag Wärme.

Ein Feld mit Ost-West-Aufteilung – die Hälfte der Kollektoren auf jeder Dachseite – gibt etwa 20 % des Jahresertrags auf, verdoppelt aber die nutzbare Fläche und flacht die Tageskurve ab, was zu einem Haushalt passt, der Warmwasser morgens und abends statt mittags zapft. Solimpeks exportiert Kollektoren in über 96 Länder. Wo eine Dachseite die benötigte Fläche nicht fasst, ist das aufgeteilte Feld die richtige Antwort.

Häufig gestellte Fragen

Brauchen Solarthermie-Kollektoren ein nach Süden ausgerichtetes Dach?

Nein. Bis 45° Abweichung von Süden beträgt der Jahresverlust nur 5–8 %, und selbst ein genau nach Osten oder Westen ausgerichtetes Dach liefert 75–80 % des Ertrags einer Südausrichtung. Verschattung und Kollektorfläche spielen eine weit größere Rolle als die genaue Himmelsrichtung.

Mit welchem Winkel sollten Kollektoren für Solar-Warmwasser aufgestellt werden?

Für den maximalen Jahresertrag ungefähr im Winkel des Breitengrads: 30–40° in Südeuropa und 40–50° weiter nördlich. Allein für Warmwasser erhöht eine um 5–10° steilere Neigung den nutzbaren solaren Deckungsgrad, indem sie den Ertrag aus der ungenutzten Sommerspitze herausverlagert.

Können Solarkollektoren flach bzw. waagerecht montiert werden?

Es ist möglich, aber schlechte Praxis. Ein waagerechter Kollektor sammelt Schmutz und stehendes Wasser, entleert sich schlecht und verliert im Winter bei tiefem Sonnenstand stark. Halten Sie bei jeder dauerhaften Installation mindestens 15–20° Neigung ein.

Lohnt sich ein Feld mit Ost-West-Aufteilung?

Ja, wenn eine Dachseite die benötigte Fläche nicht fasst. Die Aufteilung kostet etwa 20 % des Jahresertrags, verdoppelt aber den verfügbaren Platz und ergibt eine flachere Tagesertragskurve, die zu Haushalten passt, die morgens und abends Warmwasser zapfen.

Wie viel Ertrag kostet Verschattung?

Weit mehr als die Ausrichtung. Verschattung über die Tagesmitte nimmt die Stunden weg, in denen der Kollektor den größten Teil seiner Wärme erzeugt, sodass der Schatten eines Schornsteins schwerer wiegen kann, als das gesamte Feld um 45° von Süden wegzudrehen. Prüfen Sie die Verschattung immer im Hochwinter.

Quellen & weiterführende Literatur

Über den Autor

Technik-Team von Solimpeks

Solarthermie & Anlagentechnik