Photovoltaik-Zaun: Ertrag, Ausrichtung und kWh je Meter

Das Dach ist verschattet, nach Norden ausgerichtet oder schlicht schon voll. Dann fällt der Blick auf den Gartenzaun: dreißig Meter freie Länge, keine Statikfrage, keine Dachdecker. Die Frage, an der die Idee hängt, ist immer dieselbe. Was bringt ein senkrechtes Modul überhaupt, wenn Fachleute sonst über zwei Grad Neigung diskutieren?

Die kurze Antwort in Zahlen

Alle Werte in diesem Artikel stammen aus PVGIS 5.3, dem Ertragsrechner der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission, für einen Standort in der Mitte Deutschlands bei 14 Prozent Systemverlusten. Zuerst die nackten Einzelflächen, jeweils senkrecht aufgestellt und in Kilowattstunden je Kilowattpeak und Jahr:

Einzeln betrachtet sieht das mager aus. Eine senkrechte Ostfläche liefert weniger als die Hälfte eines gut geneigten Daches. Der entscheidende Punkt steht in der Tabelle noch gar nicht: Am Zaun arbeiten beide Seiten.

Warum der Zaun zwei Ernten einfährt

Solarzäune werden mit bifazialen Glas-Glas-Modulen gebaut. Diese Module haben auf der Rückseite dieselben Zellen wie vorn und erzeugen dort ebenfalls Strom, allerdings mit geringerem Wirkungsgrad. Das Verhältnis heißt Bifazialitätsfaktor und steht im Datenblatt. Moderne TOPCon-Module nennen dort 0,75 bis 0,85, wir rechnen hier durchgängig mit 0,80.

Damit wird aus zwei einzelnen Flächen ein Zaun:

Aus dem mageren Ost-Wert von 504 wird so der beste Zaun im Feld. Das liegt daran, dass die Rückseite eines Ost-Moduls nach Westen zeigt und dort nahezu denselben Ertrag einfährt. Bei einem Süd-Zaun schaut die Rückseite nach Norden und steuert nur wenig bei.

Der praktische Schluss daraus fällt entspannter aus, als die Diskussion um Dachausrichtungen vermuten lässt: Beim Zaun ist die Richtung weitgehend egal. Zwischen der besten und der schlechtesten sinnvollen Zaunrichtung liegen rund fünf Prozent Jahresertrag. Am Dach kosten 90 Grad Abweichung von Süden je nach Neigung schnell 15 bis 20 Prozent.

Der Jahresverlauf ist der eigentliche Unterschied

Die Jahressumme erzählt nur die halbe Geschichte. Interessant wird es, wenn man die Monate einzeln betrachtet.

Die Süd-Nord-Kurve ist die auffälligste. Sie bildet ein breites Plateau von März bis September zwischen 86 und 96 Kilowattstunden, der Sommerbuckel des Daches fehlt ihr völlig. Im Dezember liegt sie mit 32 über dem Dach, im Juni mit 90 weit darunter. Zwei physikalische Gründe stecken dahinter:

• Der Einfallswinkel kippt mit der Jahreszeit. Im Dezember steht die Sonne in Deutschland mittags rund 15 Grad über dem Horizont. Ihre Strahlen treffen eine senkrechte Südfläche dann fast im rechten Winkel, während sie über ein 35-Grad-Dach schräg hinwegstreifen. Im Juni steht sie mittags über 60 Grad hoch, und das Verhältnis kehrt sich um.
• Auf senkrechten Modulen bleibt kein Schnee liegen. Eine Schneedecke kostet an einem 35-Grad-Dach im Dezember und Januar echte Ertragstage. Ein Zaunmodul ist nach jedem Schneefall sofort wieder frei.

Der Ost-West-Zaun folgt dagegen der Form der Dachkurve, nur auf etwas niedrigerem Niveau. Seine Stärke zeigt sich erst im Tagesverlauf.

Zwei Spitzen statt einer: der Tagesverlauf

Für den Ost-West-Zaun haben wir zusätzlich die Stundenwerte aus PVGIS ausgewertet, gemittelt über die Junitage der Jahre 2020 bis 2023. Angaben in Watt je installiertem Kilowattpeak, Uhrzeiten in mitteleuropäischer Sommerzeit:

Um sieben Uhr morgens liefert der Zaun das Fünffache des Daches, um sieben Uhr abends noch das Dreifache. Dafür bricht er mittags auf rund 210 Watt ein, weil die Sonne dann von oben kommt und beide Modulseiten nur streifend trifft.

Diese Form passt zum Verbrauch eines normalen Haushalts. Kaffeemaschine, Waschmaschine und Herd laufen morgens und abends, und genau dort liefert der Zaun. Wie stark sich das auf den Eigenverbrauch auswirkt, hängt am Haushalt; die Rechenlogik dahinter steht unter wie viel ein Balkonkraftwerk spart.

Ein zweiter Effekt kommt dazu. Die Spitzenleistung bleibt bei rund 46 Prozent der Nennleistung, weil nie beide Seiten gleichzeitig direkte Sonne bekommen. Ein Zaun mit 1.600 Wattpeak erreicht damit kaum 750 Watt, und ein Wechselrichter mit 800 Voltampere regelt fast nie ab. Am Dach kappt derselbe Wechselrichter bei 1.600 Wattpeak über Stunden. Wie diese Kappung wirkt, steht unter Watt-Peak.

Ertrag je laufendem Meter

Für die Planung zählt eine andere Bezugsgröße: der Meter Zaun. Wie viel Leistung darauf passt, hängt an der belegten Zaunhöhe und der Modulleistung je Quadratmeter. Gängige Module liefern 200 bis 230 Watt je Quadratmeter.

Gerechnet mit 900 Kilowattstunden je Kilowattpeak. Zwanzig Meter Zaun in der mittleren Variante ergeben also 6 Kilowattpeak und rund 5.400 Kilowattstunden im Jahr, in der Größenordnung einer kleinen Dachanlage.

Zwei Einschränkungen gehören dazu. Erstens sind Tore, Pfosten und Ecken nicht belegbar, bei einem Gartenzaun fallen leicht zehn Prozent der Länge weg. Zweitens dürfen Module nicht bis zum Boden reichen: Unterhalb von etwa 20 Zentimetern spritzt Erde ans Glas, und im Winter steht dort Schnee.

Was die Rechnung im Garten kleiner macht

PVGIS rechnet mit einem freien Horizont. Ein Zaun steht selten frei. Die folgenden Punkte kosten Ertrag, und zwar in der Reihenfolge ihrer Bedeutung:

1. Bewuchs direkt am Zaun. Eine Hecke vor der Rückseite nimmt dieser Seite praktisch den gesamten Beitrag. Damit fällt ein Ost-West-Zaun von 906 auf 504 Kilowattstunden je Kilowattpeak zurück, also um 44 Prozent.
2. Nachbargebäude und Bäume. Auf Zaunhöhe verdeckt schon ein einstöckiges Nebengebäude einen großen Teil des Himmels. Am Dach wäre dasselbe Gebäude unterhalb des Horizonts.
3. Parkende Fahrzeuge und Gartenmöbel. Ein Auto vor dem Zaun beschattet über einen Meter Höhe, und es steht oft genau dort, wo morgens die Sonne herkommt.
4. Verschmutzung. Senkrechte Module verschmutzen deutlich weniger als flache, Regen läuft sauber ab. Der untere Modulbereich fängt allerdings Spritzwasser und Erde. Was Verschmutzung kostet, steht unter Solarmodul reinigen.
5. Der Untergrund. Die Rückseite lebt vom reflektierten Licht. Rasen mit einer Albedo um 0,22 ist der Normalfall, heller Kies mit 0,40 bis 0,50 bringt spürbar mehr. Die Zusammenhänge stehen im Detail unter bifaziale Solarmodule und der Untergrund.

Verschattung auf Zaunhöhe wirkt stärker als am Dach, weil ein senkrechtes Modul ohnehin nur einen Halbraum sieht. Fällt davon ein Viertel weg, fehlt mehr als ein Viertel Ertrag. Was Teilverschattung auf Modulebene anrichtet und wie Bypass-Dioden das abfedern, steht unter Balkonkraftwerk im Schatten.

Den eigenen Zaun in zehn Minuten rechnen

PVGIS ist frei zugänglich, und der Weg zum eigenen Wert ist kurz:

1. Auf der PVGIS-Seite der EU-Kommission die eigene Adresse in der Karte suchen und „Grid connected” wählen.
2. Die installierte Leistung eintragen, Systemverluste bei 14 Prozent belassen.
3. Slope auf 90 Grad setzen und den Azimut der Vorderseite eintragen (0 Grad ist Süd, −90 Ost, 90 West).
4. Das Ergebnis notieren, dann den Azimut um 180 Grad drehen und den Lauf für die Rückseite wiederholen.
5. Rückseitenwert mit dem Bifazialitätsfaktor aus dem Moduldatenblatt multiplizieren, üblich sind 0,75 bis 0,85, und beide Werte addieren.
6. Vom Ergebnis pauschal abziehen, was Hecke, Gebäude und Fahrzeuge verdecken. Zehn bis dreißig Prozent sind im Garten realistisch.

Wichtig ist Schritt 3: Die Optimierungsfunktion von PVGIS sucht immer das Jahresmaximum und landet damit bei rund 38 Grad Neigung. Den Zaunwert liefert nur die manuelle Eingabe. Warum die Optimierung so rechnet, steht unter Neigungswinkel im Winter.

Wann sich die Zahlen lohnen und wann nicht

Der Zaun gewinnt gegen das Dach in keiner einzigen Ertragskennzahl. Er gewinnt an anderer Stelle: Er nutzt eine Fläche, die ohnehin da ist, braucht keine Dachdurchdringung, ist vom Boden aus montierbar und liefert Strom zu den Tageszeiten, an denen er gebraucht wird.

Rechnerisch tragen drei Situationen:

• Das Dach ist voll, verschattet oder ungeeignet. Dann bleibt der Zaun als einzige nutzbare Fläche übrig, und die Frage nach dem Dachvergleich erledigt sich von selbst.
• Der Zaun muss ohnehin neu. Gegen einen einfachen Doppelstabmattenzaun ist der Aufpreis hoch, gegen eine blickdichte Lösung aus Aluminium, WPC oder Glas fällt er deutlich kleiner aus.
• Der Verbrauch liegt morgens und abends. Ein Ost-West-Zaun trifft dieses Profil besser als jedes Süddach.

Gegen den Zaun sprechen ein freies, unverschattetes Dach und jede Situation, in der die Fläche ohnehin knapp ist: Je Kilowattpeak kostet ein Zaun mehr Grundstückslänge als ein Dach Dachfläche.

Fazit

Ein Photovoltaik-Zaun liefert in der Mitte Deutschlands 870 bis 910 Kilowattstunden je Kilowattpeak und Jahr, also rund 86 bis 89 Prozent dessen, was dasselbe Kilowattpeak auf einem 35-Grad-Süddach bringt. Möglich macht das die bifaziale Bauweise: Die Rückseite steuert je nach Ausrichtung 20 bis 45 Prozent des Gesamtertrags bei.

Die Ausrichtung ist dabei zweitrangig. Zwischen Ost-West und Süd-Nord liegen keine vier Prozent Jahresertrag. Was sich unterscheidet, ist die Verteilung: Der Süd-Nord-Zaun liefert ein flaches Ganzjahresprofil und schlägt im Dezember sogar das Dach, der Ost-West-Zaun setzt zwei Tagesspitzen am Morgen und am Abend.

Für die eigene Planung zählt am Ende der Abzug, den PVGIS nicht kennt. Miss nach, was auf Zaunhöhe im Weg steht, und rechne zehn bis dreißig Prozent Verschattungsverlust ein. Bleibt danach eine Zahl stehen, die du brauchen kannst, ist der Zaun eine solide Fläche.