Dachausrichtung und Neigungswinkel bestimmen

1Was Ausrichtung und Neigung wirklich ausmachen

Eine Solaranlage erzeugt Strom aus der Strahlung, die tatsächlich auf die Modulfläche trifft. Steht die Fläche schräg zur Sonne, verteilt sich dieselbe Strahlung auf mehr Fläche — und pro Quadratmeter kommt weniger an. Genau das beschreiben Ausrichtung und Neigung: wie günstig die Fläche über den Tag und über das Jahr zur Sonne steht.

SolarFinder rechnet das mit einem Orientierungsfaktor. Eine exakt nach Süden zeigende Fläche bekommt den Faktor 1,00 und dient als Bezugsgröße. Südost und Südwest liegen bei 0,96, reines Ost oder West bei 0,85. Nach Norden fällt der Faktor auf 0,55 — dort lohnt sich eine Anlage nur in Ausnahmefällen, etwa wenn ohnehin ein Flachdach vorhanden ist und die Neigung flach bleibt.

Übersetzt in Geld heißt das: Wer statt Süden nach Südwesten baut, verliert bei einer Anlage mit 4 kWp und einem Strompreis von 35 Cent grob 50 bis 60 Euro im Jahr. Das ist spürbar, aber es ist kein Grund, ein Dach zu verwerfen. Wer dagegen von Süd auf Ost wechselt, verliert rund 15 Prozent — bei derselben Anlage etwa 200 Euro jährlich.

Die Neigung wirkt in derselben Größenordnung, aber mit einer wichtigen Besonderheit: Ihre Kurve ist oben sehr flach. Zwischen 25 und 55 Grad liegen alle Werte über 97 Prozent des Optimums. Man muss die Neigung also gar nicht auf das Grad genau kennen — anders als die Ausrichtung, bei der 30 Grad Abweichung bereits messbar durchschlagen.

2Azimut: die Sprache der Ausrichtung

Rechner und Fachleute geben die Ausrichtung nicht als „Süden“ an, sondern als Azimut — einen Winkel in Grad, gemessen im Uhrzeigersinn von Norden aus. Norden ist 0 Grad, Osten 90, Süden 180 und Westen 270. Ein Dach, das nach Südwesten zeigt, hat also einen Azimut von 225 Grad.

Es gibt leider eine zweite Zählweise, bei der Süden die Null ist und Abweichungen nach Osten negativ, nach Westen positiv gezählt werden. Ein Südwestdach hätte dort +45 Grad. Beide Konventionen sind verbreitet; welche gemeint ist, steht meist klein an der Eingabe. SolarFinder verwendet die erste Variante mit Norden als Null — dieselbe, die auch dein Handykompass anzeigt.

Wichtig ist der Bezugspunkt: Gemeint ist immer die Richtung, in die die Modulfläche schaut, also die Richtung der Dachneigung hangabwärts. Nicht die Firstrichtung, nicht die Straßenseite. Bei einem Satteldach mit Ost-West-First hat die eine Hälfte Azimut 90, die andere 270.

Ein zweiter Stolperstein ist der Unterschied zwischen geografischem und magnetischem Norden. Ein Kompass zeigt zum magnetischen Pol, und der liegt nicht dort, wo die Karte ihren Norden hat. In Deutschland beträgt diese Missweisung derzeit rund 3 bis 5 Grad — für die Ertragsrechnung vernachlässigbar, aber gut zu wissen, wenn zwei Werkzeuge leicht verschiedene Zahlen zeigen.

3Die Dachausrichtung ohne Werkzeug ermitteln

Der schnellste Weg führt über ein Satellitenbild. Öffne einen Kartendienst, such dein Haus und drehe die Karte so, dass Norden oben ist — das ist die Standardeinstellung. Jetzt siehst du den Dachfirst als Linie. Die Modulflächen stehen senkrecht dazu.

Zeichne gedanklich eine Linie vom First nach unten, rechtwinklig zum First, in die Richtung der Dachfläche, die dich interessiert. Der Winkel dieser Linie gegen die Senkrechte des Bildes ist dein Azimut: zeigt sie nach unten im Bild, sind das 180 Grad und damit Süden; zeigt sie nach rechts, sind es 90 Grad und damit Osten.

Diese Methode ist überraschend genau — auf etwa 5 Grad, wenn das Satellitenbild scharf ist und das Dach klare Kanten hat. Sie versagt bei verwinkelten Dächern, bei Gauben und dann, wenn Bäume die Dachkanten verdecken.

Die zweite Methode ohne Technik nutzt die Sonne. Am wahren Mittag steht die Sonne exakt im Süden. In Deutschland ist das je nach Längengrad und Jahreszeit zwischen 12:10 und 13:40 Uhr — mitteleuropäische Sommerzeit verschiebt das um eine Stunde. Stell dich zu diesem Zeitpunkt so, dass dein Schatten genau nach hinten fällt: Dann schaust du nach Süden. Vergleiche diese Richtung mit der Richtung deiner Dachfläche.

Beide Wege liefern eine gute Näherung. Wer es genauer will oder ein verwinkeltes Dach hat, misst direkt am Objekt — dazu der nächste Schritt.

4Mit dem Handy messen: Kompass und Kalibrierung

Jedes moderne Smartphone hat ein Magnetometer, das den Kompass speist. Damit lässt sich die Ausrichtung direkt am Dach oder von unten an der Traufe abnehmen: Halte das Gerät flach, richte die Oberkante rechtwinklig zum First in Richtung der Dachfläche und lies den Azimut ab.

Der Haken ist die Genauigkeit. Magnetometer reagieren auf alles, was ein Magnetfeld erzeugt oder verzerrt: Dachrinnen aus Metall, Blechanschlüsse, Photovoltaik-Unterkonstruktionen, Autos, Lautsprecher im Gerät selbst. Zwei Meter Abstand zu größeren Metallteilen ändern die Anzeige mitunter um zehn Grad.

Deshalb gehört vor jede Messung eine Kalibrierung. Auf den meisten Geräten bewegt man das Handy dafür in einer liegenden Acht durch die Luft — jeweils einige Sekunden, bis die Anzeige ruhig steht. Danach die Messung mindestens einmal an einer anderen Stelle wiederholen. Weichen beide Werte um mehr als fünf Grad ab, steht Metall im Weg.

Manche Geräte liefern gar keine absolute Nordrichtung, sondern nur relative Drehung. Dann hilft ein Referenzpunkt: Richte das Gerät auf eine Richtung, die du sicher kennst — etwa die Südrichtung aus der Mittagsmethode oder eine Straße, deren Verlauf du der Karte entnommen hast — und setze diesen Wert als Bezug. SolarFinder bietet dafür alle vier Haupthimmelsrichtungen an, damit du die nehmen kannst, die sich am Ort am sichersten bestimmen lässt.

5Den Neigungswinkel messen

Die Neigung ist der Winkel der Dachfläche gegen die Waagerechte. Ein Flachdach hat 0 Grad, eine senkrechte Fassade 90 Grad, ein typisches deutsches Satteldach zwischen 35 und 45 Grad.

Mit dem Handy geht das am einfachsten: Der Lagesensor jedes Smartphones misst die Neigung gegen die Schwerkraft. Lege das Gerät flach auf die Dachfläche — oder, wenn du nicht aufs Dach kommst, auf eine Fläche, die parallel dazu liegt, etwa ein Brett, das du an die Dachkante hältst. Der abgelesene Winkel ist die Dachneigung.

Ohne Sensor reicht Schulmathematik. Miss an einem Sparren oder an der Giebelwand eine waagerechte Strecke von einem Meter und die zugehörige Höhendifferenz. Der Neigungswinkel ist der Arkustangens aus Höhe geteilt durch Länge. 100 Zentimeter waagerecht und 84 Zentimeter senkrecht ergeben rund 40 Grad. Für den Hausgebrauch genügt eine Faustregel: 50 Zentimeter Höhe auf einen Meter sind etwa 27 Grad, 80 Zentimeter etwa 39, ein Meter genau 45.

Und wenn gar nichts geht: Die meisten Bauunterlagen nennen die Dachneigung direkt. Auch Dachdecker und Zimmerer können sie auf Zuruf sagen, weil sie von der Eindeckung abhängt — Biberschwanzziegel brauchen mindestens 30 Grad, Betondachsteine etwa 22, Blech kommt auch mit 10 aus.

6Die optimale Neigung an deinem Standort

Es gibt keinen allgemein optimalen Neigungswinkel — er hängt vom Breitengrad ab. Je weiter nördlich, desto tiefer steht die Sonne im Jahresmittel und desto steiler sollte die Fläche stehen.

SolarFinder nutzt dafür eine einfache und gut belegte Näherung: der Betrag des Breitengrads mal 0,76, plus 3 Grad, begrenzt auf einen Bereich von 10 bis 45 Grad. Für Berlin auf 52,5 Grad nördlicher Breite ergibt das rund 43 Grad, für München auf 48,1 Grad rund 40 Grad, für Hamburg auf 53,6 Grad rund 44 Grad. Wer irgendwo in Deutschland, Österreich oder der Schweiz wohnt, liegt mit 40 Grad nie weit daneben.

Entscheidend ist, wie flach diese Kurve verläuft. Bei 42 Grad liegt der Faktor bei 1,00. Bei 30 Grad sind es 0,99, bei 60 Grad 0,96. Selbst ein völlig waagerechtes Flachdach kommt noch auf 0,86 — nur die senkrechte Fassade fällt mit 0,70 deutlich ab.

Praktisch heißt das: Bei einem Schrägdach ist die Neigung gegeben, und sie ist fast immer gut genug. Die Frage nach dem optimalen Winkel stellt sich ernsthaft nur bei Flachdächern und Freiflächen, wo die Aufständerung frei wählbar ist. Und dort gewinnt oft nicht das rechnerische Optimum, sondern ein flacherer Winkel: Weniger Neigung bedeutet weniger Verschattung zwischen den Modulreihen und damit mehr Module auf derselben Fläche.

Ein zweiter Grund für flachere Winkel ist der Jahresverlauf. Eine steile Fläche verschiebt den Ertrag in Richtung Winter, weil sie die tiefstehende Sonne besser trifft. Das klingt attraktiv, nützt aber wenig, wenn im Dezember ohnehin nur 2,2 Prozent des Jahresertrags anfallen — gegenüber 13,5 Prozent im Juni.

7Wenn Süden nicht geht: Ost-West und der Tagesgang

Ein Ost-West-Dach klingt nach dem schlechteren Geschäft: 85 statt 100 Prozent. Bei der Jahressumme stimmt das auch. Bei dem, was am Ende auf der Stromrechnung steht, oft nicht.

Der Grund ist der Tagesverlauf. Eine Südanlage erzeugt in einer schmalen Spitze um die Mittagszeit sehr viel Strom — genau dann, wenn im typischen Haushalt niemand da ist. Der Überschuss geht ins Netz und wird mit der Einspeisevergütung abgegolten, die deutlich unter dem Bezugspreis liegt. Eine Ost-West-Anlage verteilt dieselbe Energie auf zwei flachere Spitzen: eine am Vormittag, eine am späten Nachmittag. Das deckt sich besser mit dem Verbrauch von Menschen, die morgens frühstücken und abends kochen.

Rechnerisch verschiebt sich damit der Eigenverbrauchsanteil. Eine Südanlage ohne Speicher landet je nach Haushalt bei 25 bis 30 Prozent Eigenverbrauch, eine Ost-West-Anlage bei 30 bis 40. Bei einer Differenz zwischen Bezugspreis und Einspeisevergütung von rund 27 Cent kann dieser Effekt die 15 Prozent geringeren Erträge ganz oder teilweise ausgleichen.

Dazu kommt ein praktischer Vorteil: Auf einem Ost-West-Dach lassen sich beide Hälften belegen. Wo ein Süddach 20 Module trägt, tragen Ost und West zusammen 40. Die kleinere Ausbeute pro Modul wird durch mehr Module aufgewogen — vorausgesetzt, der Wechselrichter ist dafür ausgelegt und das Budget gibt es her.

Die Entscheidung hängt also davon ab, was du willst. Maximaler Jahresertrag pro Modul spricht für Süden. Möglichst viel selbst verbrauchter Strom und eine gleichmäßigere Erzeugung sprechen für Ost-West.

8Verschattung schlägt jede Winkeloptimierung

Alles bisher Gesagte gilt für eine freie Fläche. Sobald ein Schatten ins Spiel kommt, ändern sich die Größenordnungen dramatisch — und zwar nach unten.

Der Grund liegt in der Verschaltung. Module sind in Strängen in Reihe geschaltet, und ein Strang liefert nur so viel Strom, wie sein schwächstes Glied durchlässt. Ein einzelnes verschattetes Modul kann deshalb den ganzen Strang ausbremsen. Moderne Module begrenzen das mit Bypass-Dioden auf Teilbereiche, und Leistungsoptimierer oder Modulwechselrichter lösen es weitgehend auf — kostenlos ist beides nicht.

Prüfe deshalb vor allen Winkelfragen: Was steht südlich, südöstlich und südwestlich des Dachs? Bäume wachsen, und ein heute unkritischer Nachbarbaum kann in zehn Jahren die untere Modulreihe treffen. Schornsteine, Antennen, Gauben, Satellitenschüsseln und Nachbargebäude gehören auf dieselbe Liste.

Besonders tückisch ist die Jahreszeit. Ein Schatten, der im Juni knapp am Dach vorbeigeht, liegt im Oktober mitten darauf, weil die Sonne dann rund 20 Grad tiefer steht. Wer die Verschattung prüft, sollte das für den Winter tun, nicht für den Hochsommer.

Wenn ein Teil der Fläche unvermeidbar verschattet ist, ist die bessere Antwort meist, diesen Teil freizulassen, statt ihn mit Technik zu retten. Ein Modul, das nur die halbe Zeit liefert, verdient seine Kosten selten wieder ein.

9Die Werte in den Rechner übertragen

Du hast jetzt zwei Zahlen: einen Azimut in Grad und eine Neigung in Grad. In SolarFinder trägst du sie direkt in die Regler „Dachausrichtung“ und „Neigungswinkel“ ein. Wer die Messung nicht von Hand machen will, öffnet die App am Handy und lässt Kompass und Lagesensor beide Werte in einem Durchgang übernehmen.

Der Rechner setzt daraus den spezifischen Jahresertrag zusammen: die Einstrahlung an deinem Breitengrad, multipliziert mit dem Orientierungsfaktor, dem Neigungsfaktor und einer Performance Ratio von 0,82. Diese 0,82 sind der Sammelposten für alles, was zwischen Modulfläche und Zähler verloren geht — Leitungsverluste, Wechselrichterwirkungsgrad, Temperatur, Verschmutzung, Alterung.

Zur Einordnung, jeweils bei Südausrichtung und optimaler Neigung: München kommt auf rund 1.101 Kilowattstunden je Kilowatt Peak und Jahr, Wien auf 1.098, Köln auf 998, Berlin auf 957, Hamburg auf 936. Der Unterschied zwischen Norddeutschland und dem Alpenvorland beträgt also etwa 18 Prozent — mehr als der Unterschied zwischen Süd- und Südwestausrichtung.

Multipliziert mit der Anlagengröße ergibt das den Jahresertrag. Eine 4-kWp-Anlage in Berlin auf einem südwestlich ausgerichteten Dach mit 40 Grad Neigung landet damit bei rund 3.670 Kilowattstunden im Jahr.

10Häufige Fehler

Die Firstrichtung mit der Ausrichtung verwechseln. Gemeint ist immer die Richtung, in die die Fläche schaut — bei einem Nord-Süd-First zeigen die Flächen nach Osten und Westen, nicht nach Norden und Süden.

Auf dem fertigen Modulfeld messen. Unterkonstruktion und Wechselrichter verziehen den Kompass. Miss vorher, oder mit Abstand.

Die Neigung zu genau nehmen wollen. Zwischen 25 und 55 Grad ist die Kurve so flach, dass die Messgenauigkeit keine Rolle spielt. Die Zeit ist besser in die Verschattungsprüfung investiert.

Den Winterschatten übersehen. Wer im Juli prüft, prüft die günstigste Situation des Jahres.

Ost-West pauschal abschreiben. Der geringere Jahresertrag sagt wenig darüber, wie viel Strom am Ende selbst verbraucht wird — und nur der spart den vollen Bezugspreis.

Bei Flachdächern das rechnerische Optimum nehmen. Steile Aufständerung kostet Fläche, weil die Reihen sich sonst gegenseitig verschatten. In der Praxis gewinnen 15 bis 25 Grad, obwohl 40 rechnerisch besser wären.