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Daten und Berechnungsgrundlagen

Wie wurde der Solaratlas berechnet?

Gebäudeinformationen

Grundlage der Dachflächenanalyse im Solarkataster sind Laserscannerdaten aus der Überfliegung des Hannoverschen Stadtgebiets im Jahr 2010. Diese Daten wurden mit den Gebäudegrundflächen zusammengeführt, so dass im Solarkataster nur Gebäude dargestellt sind, die 2010 Bestand hatten.

Konnten in der Befliegung nicht ausreichend Laserscannerpunkte für eine Fläche erzeugt werden, ist eine Berechnung nicht sinnvoll. Dies kann unter anderem dazu führen, dass ein Gebäude als "Nicht berechenbar" gekennzeichnet wird.

Eingangsgrößen für die Berechnung der Dachflächenpotenziale

Eingangsgrößen für die Potenzialanalyse sind der Globalstrahlungswert im 20-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 bleiben bei der Potenzialanalyse unberücksichtigt.

Globalstrahlung

Die gesamte auf eine Fläche auftreffende Sonnenstrahlung wird Globalstrahlung genannt, die sich aus einem direkten und diffusen Anteil zusammensetzt. Im Solarkataster wird für jeden 0,25 m² eines Daches die direkte und diffuse Sonneneinstrahlung ermittelt. Dabei wird der auf eine horizontale Fläche auftreffende Globalstrahlungswert für Hannover im 30-jährigen Mittel (1002 kWh pro m² und Jahr), der vom Deutschen Wetterdienst gemessen wurde, zugrunde gelegt. Die Einstrahlungswerte einzelner Dächer werden in Abhängigkeit von Ausrichtung und Neigung errechnet. Für Photovoltaik geeignete Flächen werden ab einem Einstrahlungswert von 850 kWh/(m²a) und Solarthermie ab einem Einstrahlungswert von 800 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 Solarthermie oder Photovoltaik sowie aus dem jeweiligen Kollektortypen, grundsätzlich liegt er zwischen 20°– 60° Dachneigungswinkel. Bei Südausrichtung der Dachfläche kann abhängig vom Neigungswinkel bis zu 100 % der auftreffenden Solareinstrahlung genutzt werden, bei Ost- oder Westausrichtung ca. 60 - 87 %.

Berechnungsgrundlagen Photovoltaik

Für die Photovoltaiknutzung geeignete Dachflächenbereiche werden ab einer Größe von 20 m² und ab einem globalen Einstrahlungswert von 900 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 1:5000 bis über 1:1000
Solareinstrahlung
[kWh/(m²a)]
Sehr gut geeignet > = 1070
Gut geeignet 900 - 1070
Bedingt geeignet 850 - 900

CO2-Einsparung

Die Berechung der CO2-Einsparung basiert auf dem bundesweiten CO2-Äquivalent Wert von 0,563 kg pro kWh elektrischen Strom (2010). Berücksichtigt wird zudem die produktionsbedingte CO2 Emission, die nach Gemis 4.6 für monokristalline Anlagen bei 0,135 kg/kWh liegt. Demnach liegt die CO2 Einsparung für eine o.g. Anlage (mit 15% Wirkungsgrad) bei 0,428 kg pro erzeugterkWh Strom. Das bedeutet, dass durchschnittlich in Hannover eine Masse von 428 Gramm CO2 bei der Produktion von 1 Kilowattstunde Strom eingespart wird. Durch die Ermittlung des jährlichen Stromertrags in kWh einer Photovoltaikanlage wird mit dem CO2-Äquivalent die mögliche CO2-Einsparung in Kilogramm pro Jahr berechnet.

Wirkungsgrad

Für die Berechnung des potenziell zu erwirtschaftenden Stromertrags wurden der Zelltyp Kristallin mit nachstehendem Wirkungsgrad und benötigter Flächen pro Nennleistung (kWpeak).

Zelltyp Wirkungsgrad in % Benötigte Fläche pro Nennleistung
Kristallin (Dickschicht) 15 7,0 m²/kWp

Performance Ratio

Der Qualitätsfaktor des Wechselrichters – auch als „Performance Ratio“ bezeichnet – beschreibt das Verhältnis von Wechselstromertrag und nominalem Generatorgleichstromertrag. In der Berechnung des hannoverschen Solarkatasters wird ein Wert von 0,75 angenommen.

Berechnungsgrundlagen Solarthermie

Die Flächenanforderungen für die Installation einer Solarthermieanlage sind im Vergleich zur Photovoltaik geringer, da sich beispielsweise punktuelle Verschattungen weniger negativ auf den Ertrag der Solarthermieanlage auswirken. Daher sind grundsätzlich alle Flächen, die für Photovoltaikanlagen geeignet sind, auch für Solarthermieanlagen geeignet.

Für die Thermienutzung geeignete Dachflächenbereiche verfügen über ein solares Einstrahlpotenzial von mindestens 800 kWh/m²a, die Mindestflächengröße für die solarthermische Eignung beträgt 5 m².

Der optimale Aufstellwinkel einer thermischen Solaranlage hängt vorrangig von der Nutzung der Wärme für die Brauchwassererwärmung und/oder die Heizungsunterstützung ab. Steilere Aufstellungswinkel sind für solarthermische Anlagen grundsätzlich nicht von Nachteil, da sich gerade im Falle der Heizungsunterstützung bei niedrigen Sonnenständen in der kalten Jahreszeit höhere Erträge ergeben.

Alle im Solarkataster für die Solarthermienutzung als geeignet ermittelten Dachflächen werden daher in zwei Kategorien farblich ausgewiesen:

Klassifikation
Maßstab 1:5000 bis über 1:1000
Solareinstrahlung
[kWh/(m²a)]
Sehr gut geeignet > 960
Gut geeignet 800 - 960

CO2-Einsparung

Die Berechnung der CO2-Einsparung für eine Thermieanlage bezieht sich auf den örtlichen CO2-Äquivalentwert für Gas von 0,202 kg/kWh und wird pro m² ausgegeben. Abzüglich der Vorkette nach GEMIS 4.6 von 47 g CO2 /kWh für einen Thermie- Flachkollektor wird die CO2-Einsparung pro m² mit 0,155 kg CO2 / kWh berechnet.

Wirkungsgrad

Zudem wird die potenzielle Wärmemenge pro m² ausgegeben. Zugrunde gelegt wird hier ein Wirkungsgrad einer Thermieanlage von 40%. Dies entspricht der Leistungsfähigkeit eines Flachkollektors.