Solarmodule kann man hochkant oder auch quer anbringen. Zwar könnte man annehmen, dass die Ausrichtung egal ist, allerdings gibt es – je nach Modul-Technologie – durchaus Vor- und Nachteile. Wir zeigen sie dir und erklären es anhand von Grafiken.
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Platz #1
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Platz #2
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Photovoltaikmodule sind – in aller Regel – rechteckig und besitzen eine lange sowie eine kurze Seite. Dementsprechend kannst du sie sowohl hochkant als auch quer aufstellen. Das klappt auf einem Ziegeldach, am Balkongeländer, im Garten oder an der Hausfassade. Für einen Laien mag das in erster Linie eine rein ästhetische Entscheidung sein. Solarmodule, die wie ein Handtuch am Balkongeländer herunter- und dem Nachbarn vorm Gesicht hängen, wirken schließlich merkwürdig…
Doch es gibt auch technische Überlegungen, die du in deine Entscheidung einfließen lassen kannst. Dafür müssen wir zuerst verstehen, wie Solarmodule aufgebaut sind.
PV-Module hochkant oder quer: Die Anordnung der Solarzellen entscheidet
Es gibt zwei gängige Arten von Solarmodulen, die man aktuell für Balkonkraftwerke und Solaranlagen nutzt:
- Solarmodule mit Vollzellen
- Solarmodule mit Halbzellen
Vollzellen bei Solarmodulen sind klassische, ungeteilte Solarzellen in ihrer ursprünglichen, vollständigen Form. Sie bestehen in der Regel aus quadratischen oder leicht abgerundeten Siliziumwafern. Diese Zellen werden direkt in Solarmodulen verbaut, ohne sie zuvor zu zerschneiden. Dadurch können sie einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Mittlerweile laufen ihnen die Halbzellen aber den Rang ab. Das sind Vollzellen, die in zwei Teile geschnitten werden. Sie bieten oft eine höhere Effizienz, eine bessere Temperaturbeständigkeit und eine geringere Anfälligkeit für Leistungsabfälle bei Teilverschattung.
Auf einem Solarmodul werden alle Zellen miteinander verschaltet. Dabei gibt es aber ein Problem: Wenn nur eine einzige Zelle geblockt wird (z.B. durch Verschattung) fallen alle anderen Zellen mit ihr aus. Um das zu verhindern, verschalten die Hersteller nur einen Teil der Zellen miteinander. Die bilden dann einen Strang und die Stränge werden wiederum parallel geschaltet. Sollte ein Strang nun ausfallen, kann er mithilfe einer sogenannten Bypass-Diode überbrückt werden. Die restlichen Stränge liefern derweil weiter Strom. Wenn also ein vom Baum herabgefallenes Blatt eine einzige Zelle blockiert, dann fällt nur noch ein Teil des Solarmoduls aus und nicht das gesamte.
Wie der Schaltplan unten zeigt, nutzen Solarmodule mit Vollzellen drei parallel geschaltete Stränge, während Halbzellen-Module gleich sechs Stränge nutzen. Bei letzterem Typ unterteilt sich das Modul in zwei Hälften, wodurch drei Stränge auf der einen Seite und drei auf der anderen Seite liegen. Das wird später noch wichtig, wenn es um die Ausrichtung der Panels geht. Bei quer angebrachten Solarmodulen liegen sie nämlich anders als bei hochkant montierten. Und je nach Szenario kann das einen spürbaren Einfluss auf die Stromproduktion haben.
Szenario 1: Verschattung
Verschattung ist der Erzfeind jeder Solaranlage. Denn nur unter direktem Sonnenlicht produzieren die Solarzellen Strom. Wie wir eben erwähnt haben, reicht es aber bereits aus, wenn eine Solarzelle verschattet wird. Dann produziert gleich ein kompletter Strang keinen Strom mehr.
Wenn ein großes Objekt wie ein Haus die Sonne blockiert, ist alles egal. Weil dann fällt das komplette Panel aus. Wenn hingegen Bäume, Strommasten und Schornsteine ihre länglichen Schatten werfen, verdunkeln sie nicht gleich das ganze Panel, sondern nur einen Teil davon. Die übrigen Zellen könnten also noch weiterhin Strom produzieren. Bei quer aufgestellten Solarmodulen würde das so aussehen:
Bei dem Vollzellen-Modul wird mindestens eine Zelle in jedem Strang verschattet. Somit fallen alle Stränge gleichzeitig aus und die Stromproduktion stoppt. Besser sieht es bei dem Halbzellen-Modul aus. Dort trifft der Schatten nur auf drei der sechs Stränge. Somit arbeitet es noch mit 50 Prozent seiner Leistung.
Und wie sieht es aus, wenn die Solarmodule hochkant aufgebaut werden? Das verdeutlicht diese Grafik:
Hier können wir gut erkennen, dass sowohl Halbzellen- als auch Vollzellen-Modul das gleiche Ergebnis liefern. Denn bei den Halbzellen werden gleich vier Stränge verschattet und somit fällt die Leistung auf 33 Prozent.
Ergebnis: Wer an seinem Aufstellplatz einen langen Schattenwurf hat, für den eignet sich der horizontale Aufbau bei Halbzellen-Modulen und der vertikale Aufbau bei Vollzellen-Modulen.
Szenario 2: Schnee
Im Winter sinken die Erträge durch den niedrigen Sonnenstand und die wenigen Sonnenstunden, aber sie funktionieren weiterhin. Doch wenn es schneit und Schnee sich auf die Module legt, sinkt die Stromproduktion auf null. Da hilft nur, die Module (mit kaltem Wasser oder Teleskop-Schneeschiebern) wieder freizulegen. Allerdings kann man sie auf dem Dach nicht immer gut erreichen oder ist gerade nicht da. Das Gute jedoch: Mit der Zeit schmilzt der Schnee und rutscht langsam am Panel herunter. Schrittweise werden so die Solarmodule wieder freigelegt und können wieder Strom produzieren. Doch je nachdem, ob die PV-Module quer oder hochkant angebracht wurden, fällt die Leistung unterschiedlich hoch aus.
Betrachten wir zuerst die horizontale Variante:
Hier macht es keinen Unterschied, ob man Vollzellen oder Halbzellen nutzt. Der Schnee rutscht gleichmäßig herunter und legt erst die obersten Stränge frei (33 Prozent Leistung), danach die mittleren (66 Prozent) und zum Schluss die untersten (100 Prozent).
Anders sieht es bei der vertikalen Variante aus:
Bei dem Vollzellen-Modul hat Schnee immer eine Auswirkung auf die gesamte Produktion, auch wenn nur die untersten Zellen betroffen sind. Somit muss erst der komplette Schnee geschmolzen sein, bevor das Panel wieder mit der Stromproduktion beginnt.
Halbzellen-Module punkten hier hingegen. Sobald die obere Hälfte wieder freiliegt, arbeitet es wieder mit 50 Prozent Leistung.
Ergebnis: Im Vergleich schlägt die quere eindeutig die Hochkant-Montage, da die Stromproduktion wieder beginnt, sobald ein Drittel der Fläche freiliegt. Dabei ist es egal, ob das PV-Modul Halbzellen oder Vollzellen nutzt. Bei einem vertikalen Aufbau versagt das Vollzellen-Modul komplett, während das Halbzellen-Modell schon bei 50 Prozent Freifläche wieder loslegt.
Szenario 3: Schmutzrand
Saharastaub, Pollen, Vogelkot und Blätter verunreinigen die Solarmodule regelmäßig. Das schmälert zwar die Leistung, sorgt aber zumeist für keine Totalausfälle. Zudem kann man mit einer Teleskop-Bürste sie wieder sauber schrubben oder den nächsten Regen abwarten. Er spült den Schmutz weg.
Allerdings kann es dabei zu einem Problem kommen. Der Dreck kann sich unten am Rahmen verfangen und sich zu einer Schicht anhäufen. Wenn die zu groß wird, erreicht sie die unteren Solarzellen und blockiert sie im schlimmsten Fall. Das ist zwar ein eher hypothetisches Szenario, da dafür einen Menge Schmutz zusammenkommen muss, in der Praxis aber auch nicht ausgeschlossen.
Der Dreckrand hätte dann ebenfalls eine Auswirkung auf die gesamte Modulleistung. So würde es aussehen, wenn die Module quer verbaut wurden:
Sowohl Vollzellen- als auch Halbzellen-Module hätten in dieser Verschmutzungssituation mit einem Leistungsverlust von 33 Prozent zu kämpfen. Die Modultechnologie macht hier also keinen Unterschied.
So sieht es hingegen bei einer vertikalen Montage aus:
Hier wäre die Einbußen für die Vollzellen besonders gravierend. Ihre Leistung sinkt nämlich auf 0 Prozent. Bei Halbzellen kommt es zwar nicht zu einem Totalausfall, aber auch hier gehen 50 Prozent der Leistung flöten – und das nur wegen einem großen Dreckrand.
Ergebnis: Im direkten Vergleich punktet hier die Querausrichtung, da sie bei beiden Zellen-Typen für die wenigsten Einbußen sorgt.
Warum sind Solarmodule bei Solaranlagen immer hochkant?
Der Vergleich hat gezeigt, dass gerade auf dem Dach quer angebrachte Solarmodule mehr Sinn machen – egal ob man nun Vollzellen oder Halbzellen nutzt. Doch wirft man einen Blick auf die PV-Dächer in Deutschland scheinen fast alle auf Hochkantmodule zu setzen. Warum?
Das hat zwei einfache Gründe: Zum einen finden viele dieses Format ästhetischer, da diese Bauart nicht so wuchtig wirkt.
Über Ästhetik lässt sich jedoch streiten, aber der zweite Grund fällt handfester aus. Die Module auf dem Dach müssen miteinander verschaltet werden. Hochkant-Module, die nebeneinander liegen, benötigen einen kürzeren Kabelweg als Module im Querformat. Auch die gesamte Schienenbahn, auf der die Handwerker die Module verschrauben, fällt viel kürzer aus. Es muss also weniger Material verbaut werden, das spart Arbeitszeit und Kosten.
Dreck und Schnee können bei diesem Aufbau zwar die Leistung reduzieren, allerdings kann man dagegen auch aktiv etwas tun – wie den Schnee räumen und die Module regelmäßig reinigen.
Warum sind Solarmodule bei Balkonkraftwerken immer quer?
Im Gegensatz zu Dach-Solaranlagen nutzen Balkonkraftwerke in der Regel das Querformat. Mit Hinblick auf Verschattungen durch Bäume und Co., Schnee und Dreck ist das auch die effizienteste Variante – egal ob mit Vollzellen oder Halbzellen. Aber auch hier gibt es andere Gründe, warum dieses Format mehr Sinn ergibt.
Zum einen spielt die Ästhetik wieder eine Rolle. Am Balkongeländer oder aufgeständert auf dem Garten passen quere Module besser in ihre Umgebung. Zum anderen wirken hohe Windlasten auf die Module, da sie oft freistehen und angewinkelt werden. Hochkant-Module würden diesen Effekt noch weiter verstärken, da sie wie ein Segel in die Höhe ragen. Je niedriger die Module hingegen am Boden liegen, desto weniger Wind kann sich darunter verfangen.
Fazit: Welche Ausrichtung sollte ich nehmen?
Unser Vergleich sollte gezeigt haben, dass man pauschal nicht sagen kann, ob eine PV-Modul besser hochkant oder quer montiert werden sollte. Die Entscheidung hängt nämlich von den Solarzellen und den Rahmenbedingungen vor Ort ab.
Während Hochkantmodule auf Dächern durch kürzere Kabelwege und geringeren Materialverbrauch überzeugen, sind quere Module bei Balkonkraftwerken aus mehreren Gründen die bessere Wahl. Neben der Effizienz bieten sie eine geringere Angriffsfläche für Windlasten, insbesondere bei freistehenden Anlagen. Dadurch wird die Stabilität verbessert und potenzielle Schäden durch heftige Stürme minimiert. Zusätzlich fügen sich diese Module durch ihre horizontale Ausrichtung harmonischer in die Umgebung ein, sei es am Balkongeländer oder auf einer Aufständerung im Garten.
