Die Insel Solaranlage perfekt aufgestellt in 5 Schritten

Bevor du selbst eine Insel Solaranlage baust, suche den optimalen Platz zum Aufstellen der Solaranlage deinem Grundstück, beziehungsweise finde heraus, ob es überhaupt einen geeigneten Platz gibt.

Dazu ist es hilfreich zu wissen, was nötig ist, damit eine Solar Inselanlage zur richtigen Zeit möglichst viel Ertrag bringt. Nach dem Lesen dieses Artikels wirst du in der Lage sein diese Frage für dich zu beantworten.

Der Ertrag einer Photovoltaik Inselanlage ist in erster Linie abhängig von

  • Standort der Anlage (global)
  • Jahreszeit
  • Wetter
  • Aufstellungsort der Solarmodule
  • Ausrichtung der Solarmodule

Standort der Insel Solaranlage

Zunächst ist es wichtig zu wissen, dass die Strahlung der Sonne nicht überall auf der Erdoberfläche die gleiche Intensität hat. Das liegt am Einstrahlwinkel der Sonnenstrahlen im Bezug auf die (horizontale) Erdoberfläche.

Aus der Perspektive eines Solarmoduls auf der Erde geht die Sonne in Äquatornähe jeden Tag ungefähr an der gleichen Stelle im Osten auf, wandert über den Himmel, bis sie Mittags ziemlich genau senkrecht über dem Boden steht, die Strahlen also einen 90° Winkel zur Oberfläche bilden und am Abend geht sie mit sehr geringen Schwankungen immer an der gleichen Stelle unter.

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Skizze des Weges der Sonnenstrahlen durch die Erdatmosphäre. Es wird deutlich, dass der Weg durch die Atmosphäre nicht immer gleich ist.

An Orten, die weiter vom Äquator entfernt sind, ist es anders: Dort sind die Jahreszeiten immer stärker ausgeprägt, je näher man den Polen kommt, der Einstrahlwinkel ist nicht konstant.

Auswirkung Jahreszeiten auf den Ertrag der Insel Solaranlage

Je Flacher der Winkel der Sonneneinstrahlung ist, desto weiter ist der Weg, den das Licht durch die Atmosphäre genommen hat, bevor es auf die Erdoberfläche (hier steht ja das Solarmodul!) trifft. Die Atmosphäre absorbiert und reflektiert allerdings Teile des Lichtes, das heisst, dass weniger Licht unten ankommt, je länger der Weg durch die Atmosphäre gewesen ist. Das ist auch der Grund für die teilweise beeindruckenden Rottöne des Lichts bei Sonnenauf- und untergang. die Wellenlängen der anderen Farben kommen nicht durch die Luftschichten. Im Winter kommt dadurch und nicht, wie manche irrtümlich glauben, durch die schwankende Entfernung zwischen Sonne und Erde, nur ein Bruchteil der Sommersonnenenergie am Solarmodul an. Die Unterschiede im Verlauf der Jahreszeiten sind sehr groß, so kommen in Deutschland an einem klaren Sommertag ca. 1000W / m² auf der Erdoberfläche an während es im Winter im schlechtesten Fall nur noch 50W /m² sind.

Skizze der Sonne und der Erde, jeweils einmal im Sommerhalbjahr und im Winterhalbjahr, was die unterschiedlichen Einstrahlwinkel auf die Insel Solaranlage im Jahresverlauf verdeutlicht.
die Neigung der Erdachse zur Ekliptik führt zu den Jahreszeiten und dazu, dass man das Solarmodul im Jahresverlauf neigen sollte.

Der Einfluss des Wetters

Das regionale Wetter spielt natürlich eine zentrale Rolle für dich, wenn du dich autark mit Solarstrom versorgst. Bei bewölktem Himmel kommt wesentlich weniger Sonnenenergie am Boden an. Allerdings wird das Licht auch stärker gestreut und es kommt damit vermehrt diffuse Strahlung aus jeder Richtung auf das Solarmodul.

Interessant ist der Zusammenhang zwischen Temperatur und dem Stromertrag des Solarmoduls: Im Vergleich zu den 25° C, die bei der Ermittlung der Nennleistung zu den Normbedingungen gehören sinkt die Leistung des Solarmoduls bei 60° C um ca. 20%. 60°C Modultemperatur sind im Sommer schnell erreicht, vor allem wenn das Modul der Insel Solaranlage nicht gut hinterlüftet ist. Deswegen solltest du zwischen Dach und Solarmodul immer einen einige Zentimeter breiten Spalt einplanen.

Aufstellort der Solar Inselanlage

Nun kommt das Sonnenlicht in die Nähe der Insel Solaranlage. Jetzt kommt es darauf an wo die Solarmodule aufgebaut sind.

  • Stehen sie im Tal und werden nur von der Sonne beschrieben, wenn diese sehr hoch am Himmel steht?
  • werden sie von Bäumen oder Gebäuden beschattet? Wenn ja, an welchen Tages- oder Jahreszeiten kommt es zu der Beschattung?
  • Länge der Leitungen zwischen Solarmodulen und Solarladeregler, beziehungsweise Batterie

Ausrichtung der Solarmodule

Bei klarem Himmel und direkter Solarstrahlung funktioniert ein Photovoltaikmodul am besten, wenn es so ausgerichtet ist, dass die Strahlen im rechten Winkel auf das Modul treffen. Optimal wäre es also, wenn die Module der Sonne nachgeführt würden und zwar auf zwei Achsen: horizontal von Ost nach West sowie Vertikal vom Horizont zum Sonnenhöchststand. Das ist aber relativ aufwändig, wenn es um mehrere Solarmodule geht und wird deshalb selten umgesetzt.

Sechs amorphe Solarmodule stehen aufgeständert auf dem Trapezblechdach eines alten Schuppens
Steil aufgeständerte, auf die dunklen Wintermonate optimierte Insel Solaranlage.

Einfacher ist es, die Module fest montiert oder vertikal beweglich möglichst genau nach Süden mit einem, dem Breitengrad angepassten, Winkel auszurichten. Damit hast du vor allem im Winterhalbjahr etwa den doppelten bis dreifachen Ertrag im Vergleich zur Flachmontage!

Unterschied zur Netzeinspeisenden Solaranlage

Die optimale Ausrichtung einer Solar Inselanlage unterscheidet sich von der einer netzeinspeisenden Solaranlage. bei letzterer will man möglichst viel Strom erzeugen um ihn zu verkaufen. In diesem Fall kommt darauf an über das Jahr gesehen einen möglichst hohen Gesamtertrag zu erzielen. Man optimiert die Ausrichtung also (unter Berücksichtigung der Montagekosten) auf maximalen Jahresertrag am Standort der Solaranlage.

Bei einer ganzjährig genutzten Insel Solaranlage ist der Bedarf ein anderer. Diese Anlage muss auf die sonnenärmste Jahreszeit, also die dunkelsten Wintermonate ausgelegt werden. In Deutschland sind das die Monate November bis Mitte Januar, mit leichten regionalen Unterschieden, wo die richtig dunklen Wintertage mit durchgehend starker Bewölkung früher oder später einsetzen, beziehungsweise häufiger oder seltener auftreten.

Das bedeutet, man richtet die Solarmodule bevorzugt nach der Wintersonne aus, stellt sie also steil auf. Wenn du willst, kannst du das Gestell auch so konstruieren, dass du die Solarmodule in 2 oder 3 unterschiedlichen vertikalen Winkeln aufständern, und die Module dann manuell der Jahreszeit oder sogar bei Bedarf und entsprechend hoher Motivation zur Perfektion auch dem Wetter (Flachmontage bei bewölktem Himmel) anpassen kannst. Der Mehraufwand bei dem Bau der Modulunterkonstruktion ist nicht wesentlich größer als eine starre Variante, außerdem hat man die Möglichkeit die Solarmodule bei extremem Wind flach zu legen und so die eigenen Nerven etwas zu schonen.

Wichtig: Will man die Photovoltaik Inselanlage ganzjährig betreiben, orientiert man sich an dem geringeren Ertrag des Winterhalbjahres, ansonsten auf die Hauptnutzungszeit.

Der richtige Aufstellwinkel

Um die Insel Solaranlage auf die Wintersonne ausrichten zu können musst du den Wintersonnenstand an deinem Standort bzw. dem der Anlage kennen. hier hilft ein Online Tool zur Sonnenstandberechnung weiter, zum Beispiel Sonnenverlauf.de. Auf dieser Seite musst du nur deinen Standort angeben und bekommst dann für jeden Tag im Jahr den Sonnenhöchststand angezeigt. der niedrigste Sonnenstand wird natürlich am 21.12 ausgegeben. Zwischen Nord- und Süddeutschland beträgt der Unterschied einige Grad!

Wenn es im Winter lange Zeit stark bewölkt ist, kann es etwas ertragreicher sein, wenn du die Photovoltaikmodule flach, also 0° legst, damit die bei bewölktem Himmel hauptsächlich diffuse Sonnenstrahlung aus allen Richtungen auf das Solarmodul fallen kann.

Ergänzende Energiequellen im Winterhalbjahr

Sollte der Strombedarf im Winter mit der Insel Solaranlage nicht ganz gedeckt werden können, gibt es die Möglichkeit –vorausgesetzt der Standort ist für die Nutzung von Windenergie geeignet– zusätzlich eine Windkraftanlage aufzustellen und mit der Photovoltaikanlage zu koppeln. So nutzt man zwei natürliche Energieformen, die sich sehr gut ergänzen, denn an sonnigen Tagen ist es oft recht windstill und umgekehrt. Außerdem kann über ein entweder direkt im Spannungswandler verbautes oder extra angeschlossenes Batterieladegerät ein Stromgenerator mit Verbrennungsmotor zugeschaltet werden. Sehr teuer, aber auch leise und relativ umweltfreundlich sind Brennstoffzellen, die man als Ergänzung zur Insel Solaranlage zum Batterie laden einsetzen kann.

Zusammenfassung

Kurz gesagt musst du bei der Montage der Solarmodule deiner Insel Solaranlage auf die folgenden Punkte achten:

Erhöhte Montage

Montiere die Solarmodule erhöht, zum Beispiel auf einem Dach damit sie nicht von niedrigeren Gegenständen (Menschen, parkende Autos usw.) verschattet werden.

Frei von Beschattung

Achte darauf, dass sie möglichst nie im Schatten von Bäumen, Bergen oder Gebäuden liegen. Berücksichtige, wie der Schatten im Verlauf des Tages und auch im Jahresverlauf wandert.

Ausrichtung nach Süden

Richte die Solarmodule deiner Insel Solaranlage möglichst genau nach Süden aus!

Auf Wintersonnenstand optimieren

Stelle deine Solarmodule in einem steilen, an den Wintersonnenstand angepassten Winkel auf.

Ich hoffe, die praktischen Hinweise zur Montage deiner Insel Solaranlage helfen dir, solltest du noch Fragen haben, schreibe doch gerne ein Kommentar unter diesem Beitrag!

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