Im Dezember steht die Sonne mittags gerade einmal 13 bis 19 Grad über dem Horizont. Ein Dach mit 30 Grad Neigung nimmt ihr Licht damit in einem ungünstigen Winkel auf, und die naheliegende Idee lautet: steiler aufstellen. Die Frage ist nur, wie viel das bringt und was es kostet.
Die Tabelle: Ertrag je Neigungswinkel
Alle Werte stammen aus PVGIS, dem Ertragsrechner der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission, für einen Standort in der Mitte Deutschlands, Südausrichtung und 14 Prozent Systemverluste. Angaben in Kilowattstunden je Kilowattpeak.
| Neigung | Dezember | Januar | Nov bis Feb | Juni | Jahr |
|---|---|---|---|---|---|
| 0° | 13,0 | 17,0 | 82 | 130,8 | 875 |
| 15° | 20,0 | 24,8 | 115 | 132,8 | 973 |
| 30° | 25,8 | 30,9 | 141 | 129,8 | 1.023 |
| 35° | 27,3 | 32,6 | 147 | 127,5 | 1.029 |
| 45° | 29,7 | 35,1 | 157 | 121,1 | 1.023 |
| 60° | 31,8 | 37,2 | 165 | 107,1 | 972 |
| 70° | 32,2 | 37,4 | 165 | 95,1 | 911 |
| 75° | 32,1 | 37,1 | 163 | 88,3 | 872 |
| 90° | 30,5 | 35,0 | 152 | 64,7 | 723 |
Drei Dinge fallen auf. Das Dezember-Optimum liegt bei 70 Grad. Das Jahresoptimum liegt bei 38 Grad, und die Kurve ist dort so flach, dass 30 und 45 Grad praktisch dasselbe liefern. Und der Abstand zwischen beiden Optima kostet mehr, als er einbringt.
Die beiden Optima liegen 32 Grad auseinander. Weil die Jahreskurve rechts des Maximums steil fällt, gewinnt der Winterwinkel wenige Kilowattstunden und verliert viele.
Warum die Faustformel zu steil liegt
Die geometrische Rechnung ist schnell gemacht. Die Sonnenhöhe am 21. Dezember zur Mittagszeit beträgt 90 Grad minus Breitengrad minus 23,4 Grad. Damit das Licht senkrecht auf das Modul trifft, muss die Fläche um genau diesen Rest gekippt werden, also um Breitengrad plus 23,4 Grad.
| Standort | Breitengrad | Sonnenhöhe am 21.12. | Rechnerischer Winkel |
|---|---|---|---|
| Hamburg | 53,6° | 13,0° | 77° |
| Berlin | 52,5° | 14,1° | 76° |
| Mitte Deutschlands | 51,0° | 15,6° | 74° |
| München | 48,1° | 18,5° | 72° |
Die gemessenen Daten sagen für die Mitte Deutschlands aber 70 Grad, also gut vier Grad flacher. Der Grund liegt im Licht selbst. Im deutschen Winter kommt der überwiegende Teil der Einstrahlung diffus an, gestreut an Wolken und Dunst, aus dem gesamten Himmelsgewölbe. Eine steile Fläche sieht davon weniger als eine flachere, weil ihr Blickfeld zur Hälfte vom Boden ausgefüllt wird. Das gewonnene Direktlicht der Mittagsstunde muss diesen Verlust erst ausgleichen.
Die Faustformel taugt deshalb als Obergrenze. Wer sie um fünf Grad unterschreitet, liegt am realen Optimum.
Was Steilstellung wirklich einbringt
Der Sprung von 35 auf 70 Grad hebt den Dezember um 4,9 kWh je Kilowattpeak. Bei einer 10-kWp-Anlage sind das 49 Kilowattstunden im Monat. Mit einem Strompreis von 30 Cent und vollem Eigenverbrauch entspricht das rund 15 Euro für den ganzen Dezember.
Dem steht der Jahresverlust gegenüber: 1.029 minus 911 kWh je Kilowattpeak, also 118 kWh oder 1.180 Kilowattstunden bei 10 kWp. Selbst bei der niedrigen Einspeisevergütung übersteigt dieser Verlust den Wintergewinn um ein Vielfaches.
| Vergleich 35° gegen 70° | Differenz je kWp | bei 10 kWp |
|---|---|---|
| Dezember | +4,9 kWh | +49 kWh |
| November bis Februar | +18 kWh | +180 kWh |
| Juni | −32,4 kWh | −324 kWh |
| Jahr | −118 kWh | −1.180 kWh |
Die Zahlen erklären, warum sich in Deutschland niemand ein Winterdach baut. Der Winter bringt schlicht zu wenig absoluten Ertrag, als dass ein prozentualer Vorteil dort das Jahr drehen könnte.
Wann der Winterwinkel trotzdem richtig ist
Es gibt Fälle, in denen die Rechnung anders ausgeht, weil dort nicht der Jahresertrag zählt, sondern die Deckung im schwächsten Monat.
- Inselanlagen ohne Netzanschluss. Gartenhaus, Berghütte, Wohnmobil im Winterlager: Wenn im Dezember der Akku leer läuft, hilft der Sommerüberschuss nichts. Hier wird auf den schwächsten Monat ausgelegt, und dann sind 70 Grad genau richtig.
- Anlagen mit hoher Winterlast. Wärmepumpe, elektrische Warmwasserbereitung oder ein Betrieb mit Winterbedarf verschieben den Wert einer Kilowattstunde in Richtung Dezember. Der Effekt reicht selten, um 70 Grad zu rechtfertigen, verschiebt das Optimum aber Richtung 45 Grad.
- Senkrechte Fassaden- und Balkonmontage. Hier ist der Winkel keine Wahl, sondern durch die Bausituation gesetzt. Der Winterbonus ist dann ein willkommener Nebeneffekt.
- Schneereiche Höhenlagen. Wo eine Schneedecke wochenlang liegt, gewinnt die steile Fläche zusätzlich über die Tage, an denen die flache Anlage komplett zugedeckt ist.
Verstellbare Gestelle: die Rechnung
Zweimal im Jahr umlegen klingt nach dem besten aus beiden Welten. Wer im Oktober auf 65 Grad stellt und im März zurück auf 30 Grad, holt sich theoretisch beide Optima.
Die Praxis dämpft das. Der Gewinn gegenüber einer festen 35-Grad-Montage liegt bei rund 18 kWh je Kilowattpeak im Winterhalbjahr, bei 10 kWp also 180 Kilowattstunden oder etwa 55 Euro im Jahr. Dem stehen gegenüber:
- ein verstellbares Gestell, das je nach System 20 bis 40 Prozent teurer ausfällt als ein festes,
- eine Statik, die für die steile Stellung ausgelegt sein muss, weil dort die Windlast am größten ist,
- zwei Termine im Jahr auf dem Dach oder auf der Leiter.
Für aufgeständerte Flachdach-Anlagen kommt hinzu, dass der Reihenabstand für die steile Stellung ausgelegt werden muss, sonst verschatten sich die Reihen im Winter gegenseitig. Wie weit der Winterschatten reicht, steht im Artikel über die Flachdach-Aufständerung.
Senkrecht am Balkon: der Sonderfall, der aufgeht
Bei Balkonkraftwerken hängt das Modul meist senkrecht am Geländer, und dieser Winkel wirkt zunächst wie die schlechteste aller Optionen. Über das Jahr stimmt das auch: 723 gegenüber 1.029 kWh je Kilowattpeak sind rund 30 Prozent weniger.
Im Winter kehrt sich das Bild. Eine senkrechte Südfläche liefert im Dezember 30,5 kWh je Kilowattpeak und damit 12 Prozent mehr als ein 35-Grad-Dach. Der Winteranteil am eigenen Jahresertrag steigt von 14 auf 21 Prozent. Für eine Anlage, die überwiegend die Grundlast der Wohnung decken soll, ist das die passendere Verteilung: Der Ertrag rückt in die Monate, in denen der Haushalt am meisten verbraucht und in denen der Eigenverbrauchsanteil am höchsten liegt.
Dazu kommt der Schnee, der an einer senkrechten Fläche keinen Halt findet. Was das für die Praxis bedeutet, steht im Artikel über das Balkonkraftwerk im Winter.
Ausrichtung wiegt im Winter schwerer
Der Neigungswinkel ist nur die halbe Geometrie. Im Sommer wandert die Sonne von Nordost über Süd nach Nordwest und beleuchtet Ost- und Westflächen viele Stunden lang. Im Dezember beschreibt sie einen kurzen, flachen Bogen von Südost nach Südwest, rund acht Stunden zwischen Auf- und Untergang.
Eine Ostfläche bekommt davon nur die Morgenhälfte ab, und die fällt in die Stunden mit dem tiefsten Sonnenstand und der stärksten Dunstschicht. Abweichungen von der Südrichtung kosten im Winter deshalb prozentual mehr als im Jahresmittel. Wer für den Winter optimiert, priorisiert die Südausrichtung noch vor dem Winkel.
So rechnest du deinen eigenen Standort
PVGIS ist frei zugänglich und liefert die Werte für die eigene Adresse in zwei Minuten.
- Auf der PVGIS-Seite der Europäischen Kommission die Adresse in der Karte suchen.
- Unter „Grid connected” die installierte Leistung eintragen, die Systemverluste bei 14 Prozent belassen.
- Neigung („Slope”) und Azimut („Azimuth”, 0 Grad ist Süden) von Hand setzen, statt „Optimize” zu wählen.
- Bei den Ergebnissen die Monatswerte ansehen, dort steht der Dezember einzeln.
- Den Vorgang mit einem zweiten Winkel wiederholen und die Dezember- und Jahreswerte vergleichen.
Wichtig ist der letzte Schritt: Die Optimierungsfunktion von PVGIS sucht immer das Jahresmaximum. Den Winterwinkel findet man nur über den Vergleich einzelner Monatswerte.
Fazit
Der optimale Neigungswinkel für den deutschen Winter liegt bei rund 70 Grad, und zwischen 60 und 75 Grad macht es kaum einen Unterschied. Die Faustformel aus Breitengrad plus 23,4 Grad führt einige Grad zu steil, weil im Winter das diffuse Licht dominiert.
Für eine netzgekoppelte Anlage bleibt der Jahreswinkel von 30 bis 45 Grad trotzdem die richtige Wahl. Der Wechsel auf 70 Grad gewinnt im Dezember knapp 5 Kilowattstunden je Kilowattpeak und verliert im Jahr 118. Sinnvoll wird der steile Winkel dort, wo der schwächste Monat über die Auslegung entscheidet: bei Inselanlagen, in schneereichen Lagen und überall dort, wo die Fassade den Winkel ohnehin vorgibt.
Häufige Fragen
Welcher Neigungswinkel ist im Winter optimal?
Für einen Standort in der Mitte Deutschlands liegt das Dezember-Optimum bei rund 70 Grad Südneigung. Der Unterschied im Bereich zwischen 60 und 75 Grad ist gering, dort liegen alle Werte innerhalb eines Prozents. Weiter nördlich verschiebt sich das Optimum etwas steiler, weiter südlich etwas flacher.
Wie viel mehr bringt ein steiler Winkel im Dezember?
Nach PVGIS-Daten für einen mittleren deutschen Standort liefert eine Fläche mit 70 Grad im Dezember 32,2 kWh je Kilowattpeak, eine mit 35 Grad 27,3 kWh. Das sind rund 18 Prozent mehr. Über die vier Wintermonate November bis Februar schrumpft der Vorsprung auf etwa 12 Prozent.
Lohnt es sich, Module im Winter steiler zu stellen?
Bei einer fest montierten Anlage praktisch nie. Der Gewinn liegt bei 5 kWh je Kilowattpeak im Dezember, also rund 1,50 Euro bei 10 kWp und Eigenverbrauch. Der Aufwand für ein verstellbares Gestell, die zusätzliche Statik und das zweimalige Umlegen im Jahr übersteigt das deutlich. Interessant wird es nur bei Inselanlagen ohne Netzanschluss.
Wie berechne ich den optimalen Winterwinkel?
Geometrisch gilt: Sonnenhöhe am 21. Dezember = 90 Grad minus Breitengrad minus 23,4 Grad. Der senkrecht dazu stehende Modulwinkel ist 90 Grad minus diese Sonnenhöhe, also Breitengrad plus 23,4 Grad. Für Hamburg ergibt das 77 Grad, für München 72 Grad. In der Praxis liegt das gemessene Optimum einige Grad flacher, weil im Winter viel diffuses Licht aus dem gesamten Himmel kommt.
Was ist der beste Neigungswinkel übers ganze Jahr?
PVGIS nennt für einen Standort in der Mitte Deutschlands 38 Grad Südneigung als Jahresoptimum. Der Bereich zwischen 30 und 45 Grad liegt dabei innerhalb eines Prozents, dort ist die Kurve praktisch flach. Genau deshalb passen übliche Dachneigungen von 30 bis 45 Grad fast immer gut.
Bringt eine senkrechte Montage im Winter mehr als ein Dach?
Im Dezember ja, im Jahr klar weniger. Eine senkrechte Südfläche liefert im Dezember 30,5 kWh je Kilowattpeak gegenüber 27,3 kWh bei 35 Grad, also 12 Prozent mehr. Über das Jahr fällt sie mit 723 zu 1.029 kWh je Kilowattpeak um rund 30 Prozent zurück. Für Balkonmontagen am Geländer ist das der übliche Kompromiss.
Hilft ein steiler Winkel gegen Schnee?
Ja, das ist der zweite Vorteil neben dem tiefen Sonnenstand. Ab etwa 45 Grad rutscht eine Schneedecke meist schon am ersten Sonnentag ab, bei senkrechter Montage bleibt praktisch nie Schnee liegen. Auf flachen Anlagen unter 20 Grad kann eine Decke dagegen mehrere Tage halten.
Spielt die Ausrichtung im Winter eine größere Rolle als im Sommer?
Ja. Im Winter beschreibt die Sonne einen kurzen, flachen Bogen im Südsektor, deshalb schlägt eine Abweichung von Süden stärker durch als im Sommer, wo die Sonne von Nordost bis Nordwest wandert. Ost- und Westflächen verlieren im Dezember anteilig deutlich mehr als im Juni.