Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung
SUN-AREA-Projekt
Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum


Solardachpotenzialkataster

Auf der Grundlage der Geobasisdaten des Landesamts für Geoinformation und Landentwicklung (LGL) und im Auftrag des Ministeriums für Ernährung und Ländlichen Raum (MLR) sowie der Landkreise Rottweil, Neckar-Odenwald, Ortenau, Rhein-Neckar und Main-Tauber wurde als Teil von zwei LEADER-Projekten ein Solardachpotenzialkataster erstellt.

Das Solardachpotenzialkataster beinhaltet für jede berechnete Dachfläche deren Eignung für eine solare Nutzung, den potenziellen Stromertrag und die CO2 -Einsparung. Das Solardachpotenzialkataster für fast alle Kommunen der o.g. Landkreise wird in Form einer WebGIS-Applikation präsentiert und kann hier aufgerufen werden:

WebGIS Link - LEADER Mittlerer Schwarzwald

WebGIS Link - LEADER Neckar-Odenwald-Tauber


Die Standortanalyse wurde als „SUN-AREA“-Projekt vom Steinbeis-Transferzentrum für Geoinformations- und Landmanagement, Ingenieurbüro Prof. Dr. Klärle, durchgeführt. SUN-AREA berechnet für jede Dachfläche das solare Energiepotenzial. Mit Geographischen Informationssystemen (GIS) werden auf der Basis von Laserscannerdaten des LGL vollautomatisch alle Dachflächen, die für die Gewinnung von Solarenergie optimal geeignet sind, ermittelt.

Photovoltaik-Eignung

Die Ziele des Projekts SUN-AREA sind:

  • Erstellung eines Solardachpotenzialkatasters, mit dem für jede Dachfläche die photovoltaische und solarthermische Eignung verlässlich bestimmt werden kann.
  • Flächendeckende und exakte Berechnung des Solarenergiepotenzials für alle Kommunen im Untersuchungsgebiet
  • Bereitstellung der Ergebnisse in Form einer Datenbank für jedermann im Internet
  • Verwendung der Ergebnisse als Grundlage für eine gezielte Energieberatung seitens der Landratsämter und der Kommunen
  • Erheblicher Anstieg der Nutzung solarenergetischer Anlagen innerhalb des Untersuchungsgebietes


Verfahren und Ergebnisse

Grundlage für die Solardachpotenzialanalyse sind hochauflösende Laserscannerdaten des LGL. Die unregelmäßig verteilten Messpunkte bestehen aus x-y-Koordinaten und einem Höhenwert. Diese werden durch einen Sensor im Rumpf des Flugzeugs erfasst. Das flugzeuggetragene Laserscanningverfahren ermöglicht die Differenzierung von Objekt- und Geländeoberfläche. Auf diese Art und Weise hat das LGL landesweit auch ein Digitales Geländemodell (DGM) im 1-m-Raster und ein Digitales Oberflächenmodell (DOM) im 5-m-Raster erstellt. Zur Lokalisierung der Gebäude werden zudem die Gebäudeumrisse aus der Automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) hinzugezogen, die das LGL landesweit vorhält. Bei der Berechnung der Einstrahlungsenergie auf die Dachfläche wird der Globalstrahlungswert vom Deutschen Wetterdienst (DWD) zu Grunde gelegt.

Das Forschungsprojekt SUN-AREA bietet eine Methode, mit der für große Gebiete aus hochaufgelösten Laserscannerdaten vollautomatisch das solare Energiepotenzial für jedes Gebäude berechnet werden kann. Möglich ist die Berechnung über die Standortfaktoren Dachneigung, Dachexposition, Verschattung und Dachflächengröße. Auf Grundlage des Globalstrahlungswerts wird so der Stromertrag einer Photovoltaik-Anlage ermittelt.
Ertragserwartung gegenüber optimaler Ausrichtung
Dachneigung: Beschreibt den Winkel von der Horizontalen zum Bezugspunkt in Grad. Die optimale Neigung für Photovoltaik-Anlagen liegt bei ca. 30–45°.

Exposition: Die Ausrichtung des Daches ist neben der Neigung maßgeblich für die Nutzung der Globalstrahlung. Eine nach Süden ausgerichtete 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.

Globalstrahlungsenergie auf die Dachfläche: Grundlage ist der horizontale Globalstrahlungswert im 20-jährigen Mittel am Betrachtungsort, der vom DWD erhoben wird, sowie der Neigungs- und Ausrichtungswert der Dachfläche. In Deutschland existiert ein deutliches Nord-/Süd-Gefälle. Die höchsten Einstrahlungswerte liegen in Bayern und Baden-Württemberg. Dies ist durch die südliche Breitenlage und das wolkenärmere, kontinentalere Klima zu begründen.

Mindestgröße: Experten sprechen von einer Mindestleistung von 3 Kilowatt-Peak (KWp) für den wirtschaftlichen Betrieb einer Photovoltaik-Anlage. Für 1 KWp werden je nach Wirkungsgrad der Anlage ca. 6,5 –10 m² benötigt. Aufgrund der auf Flachdächern notwendigen Aufständerungen der PV-Module und der daraus resultierenden Abstände der Modulreihen untereinander müssen diese eine Mindestflächengröße von 45 m² aufweisen.

Berechnung: Über eine GIS-Analyse werden fünf Standortfaktoren berechnet. Darauf aufbauend wird der mittlere Jahresertrag an Strom und die damit verbundene CO2-Einsparung ermittelt. Um die Verschattung durch hohe Bäume oder Häuser zu berücksichtigen wird ein flächendeckendes Höhenmodell zu Grunde gelegt. 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. Die Ergebnisse der Solarpotenzialanalyse können zudem als neutraler Datensatz z.B. in Stadtpläne oder 3D-Stadtmodelle einfließen.

Ergebnisse: Für jede Teilfläche der Dächer der beteiligten Kommunen wurde die solare Eignung berechnet. Dabei wurde zwischen der Eignung für Photovoltaik-Anlagen zur Stromproduktion und Solarthermie-Anlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung unterschieden. Für Photovoltaik-Anlagen wurden zusätzlich auch der potenzielle Stromertrag und die CO2-Einsparung sowie das daraus resultierende mögliche Investitionsvolumen berechnet.

Kategorien der Solareignung
Legende: Kategorien der Solareignung


Weitere Informationen zu den Geobasisdaten:

Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung (LGL)
Büchsenstraße 54
70174 Stuttgart
Tel.: 0711-123 3112
poststelle@lgl.bwl.de
http://www.lgl-bw.de
Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung


Weitere Information über das SUN-AREA-Projekt erhalten Sie bei:

Ingenieurbüro Prof. Dr. Klärle und Steinbeis-Transferzentrum
Geoinformations- und Landmanagement, Planung - Vermessung - GIS
Würzburger Straße 9
97990 Weikersheim
Tel.: 07934-992888
info@klaerle.de
http://www.klaerle.de
Prof. Dr. Klaerle - Ingenieurbüro