10 Schritte zur eigenen Solaranlage
1. Ergebnisse der Computerauswertung überprüfen
Die automatisierte Auswertung kann Fehler beinhalten. Der Laserscanner kann unter Umständen Details wie beispielsweise Lüftungsrohre nicht aufnehmen. In die Dachhaut plan integrierte Dachflächenfenster können ebenfalls nicht erkannt werden, wodurch die Flächenangabe in einigen Fällen Fehler aufweisen kann. Weiterhin ist zu bedenken, dass die geplante Fläche auch zukünftig verschattungsfrei bleiben sollte. Bäume und andere Gehölze können innerhalb von 20 Jahren eine beträchtliche Höhe erreichen und somit zu außerplanmäßigen Verschattungen führen. Verschattungen können ebenso durch nachträglich errichtete Bauwerke in der Nachbarschaft entstehen.
2. Fachberatung vor Ort
Die Sächsische Energieagentur – SAENA GmbH ist die sachsenweite Anlaufstelle für alle Bürger, Kommunen und Unternehmen im Bereich Energie und Klimaschutz.
Die SAENA berät kostenfrei und kompetent zum Energiesparen, Bauen, Mobilität oder erneuerbaren Energien. Energie-Beratung erhalten Sie durch unser Team aus Architekten, Ingenieuren und Verkehrs- und Wirtschaftsexperten.
Wir bieten unsere Beratung persönlich, am Telefon aber auch in einem Online-Meeting an.
3. Örtliche Bauvorschriften prüfen
Eine mögliche Baugenehmigungsfreiheit für Solaranlagen regelt die Bauordnung. Anlagen auf privaten Dach- und Fassadenflächen sind in der Regel genehmigungs-/ verfahrensfrei. Bei denkmalgeschützten Gebäuden oder Ensembles sowie einer Lage im Geltungsbereich von Denkmalbereichs-, Erhaltungs-, Gestaltungs- und Sanierungsgebietssatzungen muss eine Genehmigung eingeholt werden, bzw. sind die entsprechenden Regelungen zu beachten. Ebenso kann durch Festsetzungen in Bebauungsplänen der Bau von Solaranlagen eingeschränkt sein. Freiflächen-Solaranlagen bedürfen dagegen in den meisten Fällen einer Genehmigung. In diesen Fällen sollten die örtlichen Bauämter oder versierte Energieberater bzw. Handwerksbetriebe kontaktiert werden.
4. Zustand des Dachs prüfen
Vor dem Einbau einer Solarstromanlage sollte die Lebensdauer des Daches geprüft werden. Solaranlagen haben eine Laufzeit von mindestens 20 Jahren. Steht in den nächsten Jahren eine Dachsanierung an, sollte diese vor dem Einbau der Solaranlage vorgenommen werden. Nicht jede Dacheindeckung eignet sich allerdings für eine Solaranlage.
Bei einer dachintegrierten Solarstromanlage wird die Anlage in die Dachhaut eingearbeitet, wodurch Kosteneinsparungen im betreffenden Dachbereich möglich sind.
5. Kompetenten Fachbetrieb finden
In der Region finden Interessierte viele Fachfirmen für Beratung, Angebotserstellung, wirtschaftliche Bewertung und Durchführung der Installation. Einen guten Fachbetrieb erkennt man an seinen Referenzen.
6. Angebote einholen
Wenn Sie sich dazu entschlossen haben, eine Solaranlage zu bauen, sollten Sie von mehreren Fachbetrieben detaillierte Angebote einholen. Man prüft alle Angebote auf Vollständigkeit und Vergleichbarkeit. Im Zweifelsfall können Sie die Angebote von einem unabhängigen Energieberater prüfen lassen. Falls Sie sich bezüglich der Wirtschaftlichkeit eines Stromspeichers in Kombination mit Ihrer Anlage unsicher sind, holen sie sich vergleichbare Angebote mit und ohne Stromspeicher ein.
7. Die Auftragserteilung
Achten Sie bei der Vergabe des Auftrages unbedingt auf die Zahlungsmodalitäten und beziehen Sie sich immer auf das zu Grunde liegende Angebot. Falls Sie mit der Solarfirma spezielle Vereinbarungen zum Ausführungstermin und/oder dem spätesten Inbetriebnahmezeitpunkt haben, sollten nicht nur diese, sondern auch die Konsequenzen bei einer Überschreitung schriftlich mit der Auftragsvergabe formuliert sein. Lassen Sie sich eine schriftliche Auftragsbestätigung geben.
8. Inbetriebnahme der Anlage
Der Handwerker wird nach Aufbau der Anlage die Inbetriebnahme zusammen mit dem Energieversorger durchführen. Sie erhalten ein Inbetriebnahmeprotokoll, in dem unter anderem der Zählerstand des Einspeisezählers festgehalten wird. Seit dem ersten Januar 2009 besteht für Betreiber von Solarstromanlagen eine besondere Meldepflicht als Voraussetzung für die Zahlung der Einspeisevergütung. Der Betrieb der Anlage muss der Bundesnetzagentur über das Marktstammdatenregister gemeldet werden. Informationen erhalten Sie unter: https://www.marktstammdatenregister.de
9. Von nun an ist man Stromproduzent
Der zuständige Stromversorger wird mit dem Betreiber einen entsprechenden Vertrag schließen und den eingespeisten Strom nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz vergüten. Spätestens jetzt sollten Sie der Gebäudeversicherung die Photovoltaik-Anlage als neuen Bestandteil des Gebäudes anzeigen, damit diese z.B. bei Sturmschäden abgesichert ist. Eventuell ist die Anlage aber schon über die bestehende Versicherung abgedeckt. Dazu sollten Sie sich bei Ihrem Versicherungsanbieter erkundigen. Auch in der nächsten Steuererklärung ist die Photovoltaik-Anlage zu berücksichtigen. Dies wirkt sich in der Regel positiv aus und verringert die Steuerlast. Es lohnt sich unter Umständen zu diesen Fragen eine Beratung in Anspruch zu nehmen.
10. Weitere Informationen
Detaillierte und ausführliche Informationen rund um das Thema Photovoltaikanlagen finden Sie im Leitfaden Photovoltaik der SAENA unter: https://www.saena.de/broschueren.html
Berechnungsgrundlagen
Hintergrund
Auf Grundlage eines dreidimensionalen Oberflächenmodells ist flächendeckend für alle digital erfassten Gebäude in Sachsen das Solarpotenzial auf Dach- und Freiflächen errechnet worden.
Die Methode zur Berechnung des Solarenergiepotenzials erfolgt über geographische Informationssysteme (GIS). Für jeden homogenen Dach- und Freiflächenbereich werden zunächst die Standortfaktoren Neigung, Exposition und Flächengröße ermittelt. Über hochgenaue Ganzjahreseinstrahlungsanalysen wird die solare Einstrahlung und die Abschattung, verursacht durch Dachstrukturen oder Vegetation, exakt errechnet und in der Potenzialberechnung berücksichtigt. Zu jeder geeigneten Teilfläche werden der potenzielle Stromertrag, die mögliche CO2-Einsparung und die mögliche zu installierende Leistung in kWp errechnet.
Bereits bestehende Anlagen zur Nutzung von Solarenergie können nicht immer als solche erkannt werden, sodass solche Flächen irrtümlich ebenfalls als „Potenzialflächen“ dargestellt sein können.
Berechnungsverfahren der Solarpotenzialanalyse
Datengrundlage
Grundlage der Solarpotenzialanalyse sind die Laserscandaten, die vom Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen (GeoSN) zur Verfügung gestellt wurden. Die Daten haben je nach Region unterschiedliche Aufnahmezeiträume. Die ältesten Daten stammen aus dem Jahr 2015 und liegen im Raum Chemnitz vor. Die aktuellsten Daten stammen aus 2020 und liegen im Raum Zwisckau vor. Nach dem Erfassungsdatum der Laserscandaten neu errichtete Gebäude können nicht berechnet werden, da diese im 3D-Modell noch nicht enthalten sind. Aus den Laserscandaten wurde im Zuge des Projektes ein dreidimensionales Oberflächenmodell erstellt, das Grundlage für die Potenzialanalyse ist.
Zur Lokalisierung der Gebäude wurden die Gebäudeumringe aus der Automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) mit Stand November 2021 verwendet. Die Gebäudegrundrisse geben die Gebäudeaußenmauern des Hauses an. Dachüberstände sind darin nicht berücksichtigt. In den ALKIS-Daten des GeoSN waren zum Zeitpunkt der Analyse nicht alle Gebäude enthalten. Das Solarkataster hat deshalb an einigen Stellen Lücken. Sobald die Daten verfügbar sind, werden die fehlenden Gebäude nachgepflegt.
Zur Lokalisierung der Freiflächen wurde das BASIS DLM mit Stand vom 06.2017 bis 09.2021 zu Grunde gelegt. Auf Grundlage der darin benannten Nutzungsklassen wurden geeignete Flächen selektiert und analysiert. Im Kataster dargestellt sind Flächen die nach dem Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) und/oder der PV Freiflächen Verordnung Sachsen (PVFVO) förderfähig sind.
Einstrahlungsanalysen
Im Zuge der Einstrahlungsanalysen werden die direkte und diffuse Einstrahlung ermittelt. Die daraus resultierende globale Einstrahlung ist ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeit der solaren Nutzung. Über eine Ganzjahreseinstrahlungsanalyse, berechnet in stündlichen Intervallen des Sonnenstandes über das Jahr, ist es möglich die Jahressumme der solaren Einstrahlung genau zu ermitteln. Über die direkte Einstrahlung wird die Abschattung errechnet. Eine starke Minderung der direkten Einstrahlung deutet auf stark abgeschattete Bereiche hin. Diese können durch Bäume, angrenzende Gebäude oder durch Dachaufbauten verursacht werden. Auch nördlich ausgerichtete Dach- und Freiflächen erreichen je nach Neigungswinkel keine direkte Sonneneinstrahlung. Stark abgeschattete Bereiche werden als ungeeignete Bereiche aus der Berechnung heraus genommen. Geringere Abschattungen mindern die solare Einstrahlung und fließen in die Solarpotenzialberechnung mit ein. Die Einstrahlungsanalyse wird anhand von örtlichen Strahlungsdaten an lokale Verhältnisse angepasst. Zu Grunde gelegt wird der mittlere Globalstrahlungswert von 1.095 kWh/m² * a der auf eine horizontale Fläche auftrifft.
PV-Modulwirkungsgrad
Für die Berechnung des potenziell zu erwirtschaftenden Stromertrags wurde ein Wirkungsgrad von PV-Modulen mit 19,5 % zu Grunde gelegt. Dies entspricht einer Leistung von 320 W pro Modul. Die Berechnung des potenziellen Stromertrags fußt auf der Annahme, dass bei Flachdächern mit einem Neigungswinkel kleiner als 10° bzw. Flachflächen mit einem Neigungswinkel von 20° von einer Aufständerung der Module ausgegangen wird.
Bei einer Aufständerung um 20° nach Süden beträgt das Verhältnis der nutzbaren Modulfläche zur Dachfläche 50 %, bei einer optionalen Ost-West-Aufständerung im Winkel von 10° beträgt das Verhältnis Modul- zu Dachfläche 80 %.
Für Freiflächen sind verschiedene Varianten möglich.
CO2-Einsparung PV
Die Berechnung basiert auf der Substitution des deutschen Strommixes (2020) mit einem CO2-Äquivalent Wert von 0,366 kg/kWh.Berücksichtigt wurde die produktionsbedingte CO2-Emission, die nach Gemis 4.95 für monokristalline Anlagen mit 0,061 kg/kWh liegt. Demnach wurde die CO2-Einsparung für eine PV Anlage mit 0,305 kg/kWh angesetzt. Die Ergebnisse der Stromertragsberechnung bilden die Grundlage für die mögliche CO2-Einsparung.
Die Berechnung dient zur Abschätzung der Größenordnung. In der Realität ist die Bewertung komplexer, außerdem verändert sich die Zusammensetzung des deutschen Strommixes fortlaufend.
KWp-Leistung PV
Für die als Nennleistung von Photovoltaikanlagen bezeichnete Kilowatt-Leistung (kW-Leistung) wurden 5,1 m² pro KWp zu Grunde gelegt. Dies entspricht einer Leistung von 320 W pro Modul. Die potenzielle kWp-Leistung geht bei Flachdächern von einer Aufständerung der Module aus.
Potenzialermittlung und Eignungsklassifizierung PV
Für PV-Anlagen positiv beurteilte Standorte erfolgt die Berechnung des potenziellen Stromertrags, der damit einhergehenden CO2-Einsparung mittels PV-Anlagen eines jeden Daches und Freifläche in kg pro Jahr und der möglichen zu installierenden KWp-Leistung. Die dieser Berechnung zugrunde liegenden Größen für die Ermittlung der einzelnen Kennwerte zur Nutzung von Photovoltaikanlagen stellen eine Momentaufnahme der Marktsituation dar. Wirkungsgrade der PV Module u.ä. können sich durch Faktoren wie technische Neuerungen verändern.
Das Ergebnis weist die Flächen als geeignet aus, die mindestens eine Einstrahlung von 700 kWh/m² und Jahr aufweisen. Für die PV-Nutzung geeignete Dachflächenbereiche sind mindestens 5 m² groß. Zudem muss mindestens ein Photovoltaikmodul mit den Standardaußenmaßen von 1,7 m * 1,02 m auf die Teildachfläche passen. Bei Freiflächen ist eine Mindestgröße von 500 m² vorgegeben.
Im Solarkataster sind nur für eine PV-Nutzung geeignete Dach- und Freiflächen ausgewiesen. Auf eine weitere Klassifizierung innerhalb der geeigneten Flächen wird verzichtet, da die Eignung einer Fläche stark vom Verbrauchsverhalten der Bewohner/Nutzer des Gebäudes abhängig ist. Bitte nutzen Sie daher den Ertragsrechner Photovoltaik, um einen Eindruck von der Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage auf Ihrem Dach bzw. einer Freifläche zu bekommen.
FAQ
1. Was ist eigentlich ein kWp oder Wp?
Bei der Beschreibung der Größe einer Photovoltaik-Anlage wird häufig von Kilowatt peak (kWp) gesprochen. Damit wird die Spitzenleistung der Anlage beschrieben, die diese unter Standardbedingungen erzielen kann. Die Bezeichnung setzt sich zusammen aus der Leistungseinheit kW und dem englischem Wort „peak" für Spitze. Häufig spricht man auch von der Nennleistung der gesamten PV-Anlage. Die Nennleistung der einzelnen Solarmodule, aus denen die Anlage besteht, wird in der kleineren Einheit Wp (Watt peak) definiert. (Einheitsdefinition: 1 kWp = 1.000 Wp).
Da Solarmodule bzw. Solargeneratoren Gleichstrom produzieren, entspricht die Peak-Leistungsangabe technologisch bedingt einer Gleichstromleistung.
Als Standard-Bedingungen gelten die klimatischen Bedingungen bzw. Voraussetzungen, die zur Festlegung der Nennleistung eines Solarmoduls im Testlabor dienen – im Englischen standard test conditions (STC). Diese werden folgendermaßen definiert:
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Solarstrahlung: 1.000 W/m²
-
Modultemperatur: 25 °C
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Luftmasse: 1,5 (Entspricht dem Sonnenlicht, das die 1,5-fache Strecke der Erdatmosphäre durchdringen musste, entsprechend einem Sonnenstandswinkel von 48,2°)
Die oben aufgeführten Norm-Bedingungen liegen während des alltäglichen Betriebes einer PV-Anlage üblicherweise nicht gleichzeitig vor. Dies führt dazu, dass die normierte Leistung der Solarmodule im Feld nur selten erreicht wird. Zwar sind Bestrahlungsstärken von 1.000 W/m² an einem schönen Sommertag in der Mittagszeit durchaus möglich, allerdings liegen dabei die Modultemperaturen durchwegs auf höherem Niveau, was zu einer Reduktion der Modulleistung führt. Bei extremen Wetterverhältnissen, das heißt kurzzeitig sehr hoher Einstrahlung und kühlen Solarmodulen kann die abgegebene elektrische Leistung der PV-Module auch oberhalb ihrer Nennleistung liegen.
Um die Erträge unterschiedlich großer PV-Anlagen miteinander vergleichen zu können, wird die produzierte Energiemenge in kWh in Bezug zu der installierten Leistung (kWp) gesetzt. Diese Angabe hat sich zum Standard entwickelt.
2. Wie hoch ist der durchschnittliche Stromverbrauch einer 4köpfigen Familie? Wie groß müsste eine Photovoltaikanlage sein, um den entsprechenden Stromverbrauch zu decken und welche C02-Einsparung wird erreicht?
Eine 4köpfige Familie verbraucht im Jahr etwa 4.500 kWh, das liefert in etwa eine 5 kWp Anlage auf einem guten Standort. Eine PV-Anlage auf einem optimalen Standort mit rund 26 m² Fläche kann im Jahresverlauf dieser Strommenge produzieren. Die Erzeugung von 4.500 kWh PV-Strom bedeutet eine Einsparung von etwa 1,4t C02.. Aufgrund tages- und jahreszeitlicher Schwankungen der Sonneneinstrahlung auf die PV-Anlage und davon abweichenden Stromverbrauchszeiten im Haushalt ist es real nicht möglich den gesamten PV-Strom für den Eigenverbrauch direkt zu nutzen. Je nach lastprofil lassen sich in diesem beispiel etwa 20-30% des Solarstroms direkt nutzen.
Mit entsprechend angepassten Verbrauchsverhalten, die Spülmaschine und Waschmaschine werden tagsüber bei Sonnenschein eingeschaltet, oder durch den Einsatz von Batteriespeichern lässt sich der selbst verbrauchte Anteil steigern. Nicht selbst verbrauchter Solarstrom geht allerdings üblicherweise nicht verloren, sondern wird von anderen Verbrauchern im Stromnetz genutzt.
3. Lohnt sich die Errichtung einer PV-Anlage auch noch trotz weiterer Absenkung der Einspeisevergütung?
Eindeutig ja, hohe Renditen sind auch weiterhin möglich. Die Wirtschaftlichkeit steigt, mit dem Anteil an PV-Strom, der selbst im eigenen Haushalt genutzt wird und je stärker der Stromeinkaufspreis steigt.
4. Was ist der optimale Sonneneinfallswinkel für eine Photovoltaikanlage?
Rechnerisch ist die Energieausbeute am größten, wenn das Sonnenlicht im rechten Winkel auf die Solarzellen trifft. Die optimale Ausrichtung in unseren Breitengraden liegt bei etwa 35 Grad und Südausrichtung.
Für die Belegung einer horizontalen Fläche führen allerdings flachere Ausrichtungen zu einer höheren Leistung pro Grundfläche und damit insgesamt zu einem höheren Jahresertrag.
Bei Dachflächen orientiert man sich idR an der vorhanden Ausrichtung und montiert die Module dachparallel.
5. Wie sieht die Preisentwicklung bei Solarmodulen und herkömmlichem Strom aus?
Photovoltaik-Anlagen sind in der Vergangenheit stark im Preis gefallen, derzeit haben die Preise allerdings ein Plateau erreicht.
Die EEG-Vergütung für eingespeisten Strom reduziert sich, der Marktwert des Solarstroms nimmt in letzter Zeit aber stark zu und übertrifft teilweise bereits die EEG Vergütung neuer PV Anlagen.
Der Strombezugspreis steigt in den letzten Jahren ebenfalls und damit auch der Wert des substituierten Stroms durch Eigenverbrauch.
Prognosen für die Zukunft sind mit Unsicherheiten behaftet.
6. In der Presse liest man, dass Photovoltaikanlagen bei einem Brand kaum zu löschen sind?
In der Anfangszeit der Photovoltaikanlagen entstanden viele Unsicherheiten, wie bei einem Brand vorzugehen ist. Mittlerweile sind Feuerwehren bundesweit gut geschult und wissen, welche Maßnahmen zu ergreifen sind. Der Bundesverband Solarwirtschaft hat gemeinsam mit dem Deutschen Feuerwehrverband Schulungsunterlagen für Einsatzkräfte und Installateure erzeugt. Eine entsprechende Broschüre kann hier heruntergeladen werden:
7. In der Kartenanwendung liegen die geeigneten Dachflächen nicht immer direkt auf den Dachflächen des Luftbildes?
Die für die solare Nutzung geeigneten Flächen werden aus einem hochgenauen dreidimensionalen Oberflächenmodell abgeleitet. Die in der Website veröffentlichten Bilder sind zweidimensional. Die Gebäudehöhen und damit die Höhendifferenz im Luftbild sind nur bedingt durch Entzerrung der Luftbilder berücksichtigt. Die Solarpotenzialflächen sind sehr viel lagegenauer als die Gebäude im Luftbild und weichen daher stellenweise gegenüber der Luftbildgebäude ab.
8. Warum werden manche Adressen bei der Adresssuche nicht gefunden?
Für die Adresssuche ist das Suchwerkzeug Nominatim für OpenStreetMap in die Karte eingebunden. Bei einer Suchanfrage wird die interne Datenbank nach passenden Einträgen durchsucht und bekommt bei erfolgreichem Suchabschluss die Information zu den Koordinaten der gesuchten Adressen. Sollte allerdings keine passende Adresse zu der Suchanfrage in der Datenbank vorhanden sein, können keine Koordinaten zurückgegeben werden und die Suchanfrage schlägt fehl. Es kann in dieser Situation helfen, die Anfrage zunächst allgemein zu halten und z.B. die Hausnummer wegzulassen. Das erhöht die Trefferquote bei einer Abfrage.
9. Wieso gibt es Dächer die nicht berechnet wurden? / Warum konnten diese Dächer evtl. nicht berechnet werden?
In diesem Solarkataster werden die Dachflächen durch den Klick auf einen Gebäudeumring angezeigt. Sollten nach der Auswahl eines Gebäudes keine Dachflächen angezeigt werden, bedeutet das, dass die Dachflächen ungeeignet sind. Gründe dafür können eine zu starke Verschattung durch Bäume oder Nachbargebäude sein oder die Dachfläche ist aufgrund von Aufbauten zu klein oder die Grundlagendaten sind an der Stelle unzureichend und es konnten keine Aussagen getroffen werden. Zudem sind Gebäude, die nach der Erhebung der Laserscandaten errichtet wurden, oder in den Liegenschaftsdaten nicht vorhanden waren, nicht berücksichtigt.
Außerdem besteht die Möglichkeit, dass Grundstückseigentümer der Eignungsdarstellung ihrer Gebäude im Solarkataster widersprechen. In diesen Fällen wird das Gebäude nicht gekennzeichnet.
