Methodik

SUN-AREA – Methodik im Detail

Grundlage für die SUN-AREA Solarpotenzialanalyse sind hochauflösende Laserscannerdaten. Die dreidimensional unregelmäßig verteilten Messpunktwolken bestehen aus x-y-Koordinaten und einem Höhenwert. Diese werden durch einen Sensor im Rumpf eines Flugzeugs erfasst. Das flugzeuggetragene Laserscanningverfahren ermöglicht durch die Aufnahme von Mehrfachreflexion des Laserstrahls (first und last echo) die Differenzierung von Objekt- und Geländeoberfläche. Aus der außerordentlich großen Zahl der Messwerte wird mit modernster Datentechnik ein dreidimensionales Höhenmodell abgeleitet, aus dem sich für alle Dachflächen die Kennwerte für die Analyse errechnen lassen. Für die Solarpotenzialanalyse ist eine Auflösung von mindestens 1 Messpunkt/m2 nötig.

Die Verwendung von Laser-Scanner-Daten hat große Vorteile: Das Verfahren geht von direkt gewonnenen Höhenprofilen aus und muss nicht Objekt für Objekt ein dreidimensionales Modell aus überlappenden Fotos berechnen. Dadurch lässt es sich sehr viel besser automatisieren. Das ist Voraussetzung dafür, dass wirklich alle Gebäude und alle möglichen Verschattungsquellen erfasst werden. Außerdem ist das direkt gewonnene Höhenprofil lückenlos. Es kann also nicht nur Objekte erfassen, die dreidimensional aus einer Fläche herausragen, sondern eignet sich grundsätzlich auch für die Beurteilung von Freiflächen, bei denen Neigung und Randverschattung wesentliche Kriterien für die Wirtschaftlichkeit sind.

Die ermittelten Kennwerte für die einzelnen Dachflächen werden in einer Datenbank abgelegt. Das ermöglicht die unterschiedlichsten Auswertungen nach Gebäudegruppen, Versorgungsgebieten, Stadtteilen, nach Größe, Eignung etc. Auf der regionalpolitischen Ebene ist es damit möglich, verschiedene Strategien zur Verbesserung der Energie- und Umweltsituation zu vergleichen und Prioritäten zu setzen. Die Beurteilung der Dachflächen erfolgt ausschließlich nach ihrer Lage und in Bezug zu möglichen Verschattungsquellen. Die Frage der statischen Eignung muss im Einzelfall zusätzlich vor Ort geklärt werden.

SUN-AREA ermöglicht aus hochaufgelösten Laserscanningdaten vollautomatisch das Solarenergiepotenzial jedes Gebäudes zu errechnen. Die Berechnung erfolgt über die Ermittlung der Standortfaktoren Dachneigung, Dachexposition, Verschattung und Dachflächengröße. Auf Grundlage des Globalstrahlungswertes des Deutschen Wetterdienstes erfolgt die Berechnung des zu erwirtschaftenden Stromertrags über eine PV-Anlage.

Dachneigung: Die Dachneigung stellt den Winkel von der Horizontalen zum Bezugspunkt in Grad dar. Die optimale Neigung für Photovoltaikanlagen liegt bei ca. 30-45°.

Exposition: Die Ausrichtung des Daches ist neben der Neigung maßgeblich für die Nutzung der Globalstrahlung. Eine nach Süden exponierte Dachfläche nutzt die Energie bis zu 100%. Eine Ausrichtung nach Ost oder West kann noch eine Energieausbeute von 80% erreichen.

Verschattung: Teilverschattungen einzelner Module können zu starken Ertragseinbußen der Anlage führen, da diese in der Regel in Reihe geschaltet sind und die schwächste Zelle den Gesamtstrom vorgibt.

Einstrahlungsenergie auf die Dachfläche: Grundlage für die Potenzialberechnung ist der Globalstrahlungswert im 20jährigen Mittel am Betrachtungsort, der in Deutschland vom Deutschen Wetterdienst (DWD) erhoben wird, sowie der Neigungs- und Ausrichtungswert der Dachfläche. In Deutschland existiert ein deutliches Nord-Südgefälle. Die höchsten Einstrahlungswerte liegen in Baden-Württemberg und Bayern. Dies ist durch die südliche Breitenlage und das wolkenärmere, kontinentalere Klima begründet.

Mindestgröße: Experten sprechen von einer Mindestleistung von ca. 3 KWp (Kilowatt-Peak) Spitzenleistung für den wirtschaftlichen Betrieb einer Photovoltaik-Anlage. Für einen KWp werden je nach Wirkungsgrad der Anlage ca. 6,5-10m2 benötigt. Auf Flachdächern müssen PV-Module aufgeständert werden. Aus den notwendigen Abständen der Modulreihen untereinander ergibt sich eine Mindestfläche von 45m2.

Berechnung: über die Abfolge von GIS-Analysefunktionen werden fünf Standortfaktoren berechnet. Darauf aufbauend wird der mittlere Jahresertrag an Strom und die damit verbundene CO2-Einsparung ermittelt. Für die Verschattungsanalyse wird ein flächendeckendes Höhenmodell zu Grunde gelegt, um den Schattenwurf durch hohe Bäume, Häuser etc. zu berücksichtigen. Für unterschiedliche Tages- und Monatszeiten werden Schattenmomente berechnet. Eine Interpolation zwischen den einzelnen Berechnungsergebnissen präsentiert eine lückenlose Verschattungsanalyse für den gesamten Tag und das Jahr.

Quelle: www.sun-area.net