Solardachkataster Landkreis Havelland

Berechnungsgrundlagen

Hintergrund

Mit dem Solardachkataster liegt eine flächendeckende Standortanalyse und die einzelflächenbezogene Prognose des Potenzials der solaren Energieerzeugung auf geeigneten Dachflächen für das Untersuchungsgebiet vor. Zur Untersuchung wurde die publicSOLAR Methode von IP SYSCON angewandt. Mit den Ergebnissen der Analyse werden jedem Interessierten konkrete Möglichkeiten zur Solarenergienutzung aufgezeigt. Mit der Nutzung der Solarenergie geht, neben positiven Effekten für die regionale Wirtschaft, vor allem eine Minderung der CO2-Emissionen vor Ort einher. Im Rahmen einer klimaverträglichen Energieerzeugung kann die Nutzung von Solarenergie insbesondere im dicht besiedelten städtischen Bereich eine bedeutende Rolle einnehmen. Die dargestellten Potenziale dienen als Erstinformation und sind nicht verbindlich. Konkrete Informationen zu den gebäudeabhängigen Nutzungsmöglichkeiten, den Kosten und dem zu erwartenden Ertrag können durch eine Einzelfallprüfung eines Fachbetriebs erlangt werden.

Daten- und Berechnungsgrundlagen, Gebäudeinformationen

Grundlage der Dachflächenanalyse im Solardachkataster sind Laserscannerdaten aus der Befliegung 2011 und Stereoluftbilder aus einer Befliegung von 2013, aus denen über ein Matching-Verfahren Oberflächendaten abgeleitet wurden. Diese Daten stammen von der Landesvermessung und Geobasisinformation Brandenburg (LGB). Die Gebäudeumringe stammen aus dem Jahr 2013.

Eingangsgrößen für die Berechnung der Dachflächenpotenziale

Eingangsgrößen für die Potenzialanalyse sind der Globalstrahlungswert im 30-jährigen Mittel und die Standortfaktoren Verschattung, Neigung und Ausrichtung. Die Berechnung dieser Faktoren erfolgt über ein 3-dimensionales digitales Oberflächenmodell (DOM). Durch die 3-Dimensionalität wird eine Berechnung der Verschattung durch umliegende Bauten und Pflanzen ermöglicht, sodass anhand der rechnerischen Berücksichtigung des Jahresgangs des Sonnenstandes auch verschattete Dachflächenbereiche erkannt werden können. Bautechnische Faktoren wie Zustand und Statik des Daches konnten bei der Potenzialanalyse jedoch nicht berücksichtigt werden.

Globalstrahlung

Die gesamte auf eine Fläche auftreffende Sonnenstrahlung wird Globalstrahlung genannt, die sich aus einem direkten und diffusen Anteil zusammensetzt. Im Solardachkataster wird für jeden Viertelquadratmeter eines Daches die direkte und diffuse Sonneneinstrahlung ermittelt. Dabei wird der auf eine horizontale Fläche auftreffende Globalstrahlungswert im 30-jährigen Mittel (1041 kWh/Jahr), der vom Deutschen Wetterdienst gemessen wurde, zugrunde gelegt. Für Photovoltaik geeignete Flächen werden ab einem Einstrahlungswert von 898 kWh/(m²a) ausgewiesen.

Verschattung

Diffuse Strahlung tritt vor allem bei Bewölkung oder in schattigen Bereichen auf. Im Rahmen der Verschattungsanalyse wurde der Schattenwurf bei direkter Sonneneinstrahlung über das ganze Jahr entsprechend einem Sonnenstandswinkel von 15° über Horizont berücksichtigt. Durch Bäume, angrenzende Gebäude oder Dachaufbauten verursachter Schattenwurf auf die Dachfläche fließt in die Berechnung des diffusen Strahlungsanteils und in die Bewertung der Dachfläche ein.

Neigung und Ausrichtung

Die potenziellen Solarerträge sind von der Dachneigung und der Dachflächenausrichtung abhängig. Der optimale Dachneigungswinkel ergibt sich erst aus der geplanten Nutzung der Solarenergie für Photovoltaik sowie aus dem jeweiligen Kollektortypen, grundsätzlich liegt er zwischen 20° bis 60° Dachneigungswinkel. Bei Südausrichtung der Dachfläche kann abhängig vom Neigungswinkel bis zu 100 % der auftreffenden Solareinstrahlung genutzt werden, bei Ost- oder Westausrichtung abhängig vom Neigungswinkel ca. 60 bis 87 %.

Berechnungsgrundlagen Photovoltaik

Für die Photovoltaiknutzung geeignete Dachflächenbereiche werden ab einer Größe von 10 m² und ab einem globalen Einstrahlungswert von 898 kWh/a ausgewiesen. Die Darstellung geeigneter Dachflächen erfolgt ab dem Kartenmaßstab 1:5000 in drei Eignungskategorien. Folgende Grenzwerte und farbig differenzierte Eignungsstufen wurden festgelegt:

 


Klassifikation; Maßstab 1:5 000 bis
über 1:1 000


Solareinstrahlung [kWh/(m²a)]

Sehr gut geeignet

>= 1138

Gut geeignet

958 - 1138

Bedingt geeignet

898- 957

Wirkungsgrad

Für die Berechnung des potenziell zu erwirtschaftenden Stromertrags wurden nachstehender Wirkungsgrad und benötigte Fläche pro Nennleistung (kWpeak) für den Zelltypen zugrunde gelegt:

 


Zelltyp


Wirkungsgrad in %


Benötigte Fläche pro Nennleistung

Kristallin

15

6,7 m²/kWp

Performance Ratio

Der Qualitätsfaktor - auch als "Performance Ratio" bezeichnet - beschreibt das Verhältnis von Wechselstromertrag und nominalem Generatorgleichstromertrag. In der Berechnung des Solardachkatasters wird ein Wert von 0,80 angenommen.

CO2Einsparung

Die Berechnung basiert auf dem CO2-Äquivalentwert von 0,563 kg/kWh. Berücksichtigt wurde zudem die produktionsbedingte CO2Emission, die nach Gemis 4.6 für monokristalline Anlagen bei 0,135 kg/kWh liegt. Demnach wurde die CO2Einsparung für eine Anlage mit 15 % Wirkungsgrad mit 0,428 kg/kWh berechnet. Das bedeutet, dass durch Solarstromerzeugung in Gebiet durchschnittlich eine Menge von 428 Gramm CO2pro Kilowattstunde Strom vermieden wird. Durch die Ermittlung des jährlichen Stromertrags in kWh/a einer Photovoltaikanlage wird mit dem CO2-Äquivalent die mögliche CO2-Einsparung in Kilogramm pro Jahr für eine konkrete Dachfläche berechnet.