Planung von PV-Anlagen

Planungsstrategien für PV-Anlagen

Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) haben sich zu einem unverzichtbaren Element der erneuerbaren Energieinfrastruktur entwickelt und präsentieren sich als immer reizvollere Investitionen. Die gestiegene Attraktivität dieser Technologie ist allerdings mit einer wachsenden Komplexität in der Planungsphase verbunden, insbesondere durch die populär werdenden Kombinationen mit anderen Energietechnologien wie Batteriespeichern und Wärmepumpen.

Während in der Vergangenheit das Hauptziel der Planung von PV-Anlagen in erster Linie die Maximierung der Modulanzahl und damit der Energieerträge war, hat sich das Paradigma deutlich verschoben. Heutzutage liegt ein starker Fokus auf dem Eigenverbrauch der erzeugten Energie und der Integration in komplexere Energieversorgungssysteme. Dies beinhaltet optionale Einbindungen von Batteriespeichern, Wärmepumpen, Blockheizkraftwerken (BHKW) und Klimatechnik.

Zusätzlich zu diesen neuen Herausforderungen stellen auch verschiedene PV-Module, unterschiedliche Modulausrichtungen, Dachneigungen, Nachführsysteme und spezielle Verschattungssituationen eine steigende Komplexität in der Planungsphase dar. Dadurch wird die Nutzung spezialisierter PV-Planungsprogramme unabdingbar.

Diese Softwarelösungen unterstützen Berater und Planer nicht nur bei der konkreten Auslegung und dem Design der PV-Anlage, sondern bieten auch bei der Integration weiterer Technologien eine unerlässliche Unterstützung. Verschiedene Programme bringen unterschiedliche Funktionen und Herangehensweisen mit sich – doch wie lassen sie sich voneinander abgrenzen und was genau leisten sie?

PV-Anlagen zum Einspeisen, selbst verbrauchen oder Speichern

In der heutigen Ära, in der erneuerbare Energien an vorderster Front der Energieversorgungsdiskussionen stehen, spielt die effiziente Nutzung von Photovoltaik (PV)-Anlagen eine immer zentralere Rolle. Ein kritischer Punkt in der Konzeption und Förderung von PV-Anlagen ist die strategische Entscheidung, wie der erzeugte Strom genutzt werden soll: für den Eigenverbrauch, die Einspeisung ins öffentliche Netz, oder ob er für später gespeichert wird.

Eigenverbrauch im Fokus

Der kontinuierliche Anstieg der Strompreise gepaart mit einer tendenziellen Reduktion der Einspeisevergütungen rückt den Eigenverbrauch von selbstproduziertem Solarstrom immer mehr in den Vordergrund. Es ist plausibel anzunehmen, dass diese Entwicklung weitergehen wird, sodass ein hoher Eigenverbrauchsanteil zu einem entscheidenden Faktor für die Rentabilität einer PV-Anlage avanciert.

Technische und Rechtliche Anforderungen

Hierbei ist es essenziell, sowohl gesetzliche Vorgaben als auch technische Bedingungen zu beachten. Intelligente Energiemanagementsysteme oder Zeitschaltuhren können dazu beitragen, den im Tagesverlauf oft unterschiedlichen Strombedarf mit der PV-Produktion zu synchronisieren. Des Weiteren kann die Integration zusätzlicher Systeme wie Wärmepumpen, Blockheizkraftwerke (BHKW), Wärme-/Kältespeicher, Klimaanlagen oder Ladesäulen für Elektromobilität den Anteil des Eigenverbrauchs substantiell steigern.

Erweiterte Optionen: Batteriespeicher

Sobald diese Möglichkeiten optimal genutzt sind, wird der Einsatz von Batteriespeichern relevant. Diese erlauben nicht nur eine Steigerung des Eigenverbrauchs, sondern erhöhen auch die Unabhängigkeit von Netzbetreibern und schützen vor potenziellen Stromausfällen. Obwohl Batteriespeicher zunehmend effizienter, langlebiger und kostengünstiger werden, ist ihre Wirtschaftlichkeit stark abhängig von einer passgenauen Dimensionierung und Abstimmung auf die spezifische Anlage. Hier sind Faktoren wie die Größe der PV-Anlage, der jährliche Stromverbrauch und das Lastprofil des jeweiligen Haushalts ausschlaggebend.

Gesamtheitliche Planung: Jenseits der Fläche und Leistung

Aus diesen Überlegungen ergibt sich, dass bei der Planung und Auslegung von PV-Anlagen der Fokus nicht mehr ausschließlich auf Fläche und Leistung liegt. Vielmehr müssen technische Interaktionen und gesetzliche Rahmenbedingungen in gleicher Weise Berücksichtigung finden. Dies erfordert Planungssoftware, die auf dem neuesten Stand von Technik und gesetzlichen Vorschriften basiert, und PV-Anlagen entsprechend auslegt und berechnet.

PV-Anlagen Planung Schritt für Schritt

Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) stehen im Fokus der erneuerbaren Energielandschaft. Die Planung und Implementierung dieser Systeme sind entscheidend für ihren Erfolg und ihre Wirtschaftlichkeit. PV-Planungsprogramme erleichtern diesen Prozess erheblich, indem sie zahlreiche Variablen und Faktoren, von den geografischen bis hin zu technischen Details, berücksichtigen und integrieren.

1. Projektinitiierung und Datenerfassung

Im Anfangsstadium werden grundlegende Daten wie Projekt- und Kundendetails erfasst. Das umfasst:

• Kundendetails: Ansprechpartner, Budget, Erwartungen.
• Projektdetails: Standort, erwartete Kapazität, Zeitrahmen.

Hier werden ebenso Klimadaten, einschließlich Einstrahlung, Wind- und Schneelasten, aus spezialisierten Datenbanken für den gewählten Standort extrahiert.

2. Definierung der Gebäude- und Dachparameter

Es folgt eine präzise Definition und Modellierung des Gebäudes oder der Dachstruktur, unter Berücksichtigung von:

• Dachausrichtung und -neigung
• Dachgröße und -typ
• Dachmaterial und -konstruktion

3. Modulverteilung und -verlegung

PV-Planungsprogramme erleichtern die Modulverteilung, sei es manuell oder automatisch, durch Berücksichtigung von Sperrflächen und Grenzabständen zu Dachmerkmalen wie Kanten, Gauben und Schornsteinen. Hierbei kommt oftmals ein Modulverlegungsassistent zum Einsatz, der insbesondere bei komplexen, polygonalen Dachflächen mit verschiedenen Vorgaben und potenziellen Verschattungen unerlässlich ist.

4. Auswahl der PV-Komponenten

Die Grundlage für die Systemkonfiguration bildet ein PV-Modul aus der Bauteildatenbank, gewählt nach Hersteller und spezifischen technischen Kenndaten. Weitere Komponenten, wie Wechselrichter und Energiespeicher, werden in dieser Phase ausgewählt und in das Planungstool integriert.

5. Simulation und Berechnung des Ertrags

Um den potenziellen Energieertrag und andere relevante Parameter zu berechnen, wird die Anlage mithilfe mathematischer Modelle simuliert. Diese Modelle arbeiten mit vorgegebenen Zeitschritten, üblicherweise im Stundentakt und kalkulieren den Ertrag für ein ganzes Jahr. Verschiedenste Faktoren, darunter regionale Wetterdaten, Wind, Hinterlüftung, Verschmutzung und Modulalterung, fließen in diese Berechnungen ein, um realistische Ergebnisse zu liefern.

6. Integration von Zusatzkomponenten

Weitere Elemente wie zusätzliche Module, alternative Wechselrichter oder Stromspeicher können jederzeit während des Planungsprozesses integriert werden, um die Systemleistung oder Zuverlässigkeit zu optimieren.

7. Detailoptimierung und Variantenbewertung

Die Software ermöglicht es Planern, verschiedene Varianten schnell und effizient zu generieren und zu bewerten, wodurch alternative Anlagenkonfigurationen und Optimierungen leicht gegenübergestellt und beurteilt werden können.

Herausforderungen und Details bei der Planung von PV-Anlangen

In einer Welt, in der die Sonnenenergie als zentrales Element für eine nachhaltige Zukunft angesehen wird, bleibt die Planung und Implementierung von Photovoltaik-(PV)-Anlagen eine herausfordernde Aufgabe mit zahlreichen Facetten und Details, die sorgfältig berücksichtigt werden müssen.

Detaillierte Berücksichtigung von Modulparametern

Solaranlagenplanungs-Programme haben ihre Stärken in der Darstellung von Grobkonzepten, stoßen jedoch oftmals an ihre Grenzen, wenn es um die Betrachtung mikroskopischer Details geht. Aspekte wie das spezifische Verhalten von Modulen, ihre Trägheit, die Energieverluste in Leitungen und Speichereinheiten sowie das Temperaturverhalten von Wechselrichtern werden oft nur unzureichend oder nur in groben Zügen dargestellt. Zudem kann der tatsächliche Energieverbrauch sowie die Implementierung von Nachführsystemen eine knifflige Größe in der präzisen Planung darstellen.

Verschattung und ihre komplexe Analyse

Obwohl Verschattung ein wesentlicher Faktor ist, der die Erträge von Solaranlagen maßgeblich beeinträchtigen kann, wird sie in vielen Programmen nur bedingt oder über einen generalisierten Verschattungsfaktor berücksichtigt. Einige fortschrittliche Softwarelösungen ermöglichen genauere 3D-Verschattungsstudien, doch dies ist nicht die Norm. Die Implementierung präziser, ortsspezifischer Verschattungsanalysen ist essenziell, um realitätsnahe Ertragsschätzungen zu erstellen.

Vielseitigkeit der Installation und Modulausrichtung

In praktischer Hinsicht können bestimmte Anforderungen – wie eine Installation über mehrere Dachflächen oder der Einsatz unterschiedlicher Modulfelder und -typen – für Planungsprogramme zur Herausforderung werden. Unterschiedliche Dachneigungen oder konträre Modulausrichtungen, wie etwa eine Ost-/West-Orientierung, sind nicht immer in der Software vorgesehen, obwohl sie in der realen Planung eine wichtige Rolle spielen können.

Integration von Energiespeichern und anderen Technologien

Des Weiteren ist die Einbindung von Batteriespeichern, Blockheizkraftwerken (BH-KWs) oder Wärmepumpen in die PV-Anlage oft eine knifflige Angelegenheit. Zwar haben viele PV-Auslegungsprogramme mittlerweile die Integration von Speichern berücksichtigt, jedoch kann die effektive und realistische Simulation ihres Zusammenspiels mit anderen Komponenten der PV-Anlage nach wie vor eine Hürde darstellen.

Realitätscheck der Simulationen

Es ist elementar zu verstehen, dass Solarertragssimulationen auf langjährigen Mittelwerten basieren und die realen Erträge stark vom tatsächlichen Wetter abhängen können. Dabei können die Abweichungen bis zu 25 Prozent in beide Richtungen betragen. Ein besonderer Diskrepanzfaktor entsteht auch im Vergleich von angenommenen zu tatsächlichen Verbrauchswerten sowie deren zeitlicher Verteilung im tatsächlichen Betrieb der Anlage.

Tools für die PV-Anlagen Planung

Der aktuelle Aufschwung im Bereich der Solaranlagen hat zu einer bemerkenswerten Vielfalt an digitalen Planungswerkzeugen für Photovoltaikanlagen geführt, wobei sich jedes auf unterschiedliche Anwendungen und Zielgruppen konzentriert. Hausbesitzern stehen in der Regel kostenfreie, meist online zugängliche Ertragsrechner zur Verfügung sowie mobile Apps wie PVCALC, PV PV*SOL online, EasySolar App, der IBC Solarstromrechner, SunOnTrack und der Vario Solar-Ertragsrechner, die in erster Linie für grobe Dimensionierungen und die Erfassung grundlegender Objektdaten wie Standort, Dachneigung, -ausrichtung und Verschattung vor Ort geeignet sind.

Bildbasierte Planungstools, wie etwa das Foto-Aufmaß Professional von Hottgenroth, fokussieren nicht auf Berechnungen, sondern vielmehr auf die geometrische Anordnung und visuelle Darstellung von Photovoltaik- oder Solarthermie-Modulen auf Dachflächen. Während kostenfreie Konfigurationsprogramme sich vor allem für die Grobplanung einfacher Netzsysteme und die Kalkulation des Stromertrags eignen, sind spezialisierte PV-Planungssoftware - detaillierter in Info-Boxen vorgestellt - auf die detaillierte Auslegung und Kalkulation der Anlagen abgestimmt. Diese berechnen auch komplexe Hybridanlagen, inklusive Komponenten, Zusammenspiel dieser, elektrische Schaltung, Verkabelung, notwendige Montagesysteme usw. unter Berücksichtigung aller relevanten technischen Daten, Kennlinien, Leitungsverluste und Verschattungssituationen. Somit können Planer die Anlagen konzipieren und kalkulieren, während Fachbetriebe zusätzlich die notwendigen Komponenten und Mengen bestimmen können.

Programme, die auf CAD-Technologie basieren, wie etwa DDScad PV von Graphisoft Building Systems, sind CAD-Programme, die um ein PV-Planungsmodul erweitert wurden und bieten automatische Modulbelegung, 3D-Visualisierung, 3D-Verschattungssimulation, Ausführungsplanung und Ausschreibung von Anlagen. Fast alle Programme bieten eine Zeitschritt-Simulation, die genaue Ertrags- und Wirtschaftlichkeitsberechnungen sowie Anlagenoptimierungen ermöglicht, indem sie die Anlage in Zeitabschnitten basierend auf solaren Einstrahlungsdaten und Temperaturen simulieren und wichtige Daten wie Anlagenzustände oder Energiesummen stündlich für ein gesamtes Jahr ermitteln.

Nehmen Sie auch Kontakt mit den Fachbetrieben für Photovoltaik Kontakt auf und lassen Sie sich fachlich über die passenden Lösungen für Ihr gewünschtes Projekt beraten.

Übersicht der Tools mit Links:

• Archelios Pro, trace-software.com
• DDScad PV, dds-cad.de
• Polysun, velasolaris.com
• PV-Manager, IBC-Solar.com
• PVscout, solarschmiede.de
• PV-Planer, hottgenroth.de 
• PV*SOL, valentin-software.com
• Solar-Planit, solar-planit.de
• Solar.Pro.Tool, spt.solar
• SolarEdge Designer, solaredge.com
• SOLinvest, luxea.de
• StecaGrid Configurator, steca.com
• Sunny Design, sma.de

Rechtliche Aspekte bei der Planung von PV-Anlagen

Die Implementierung einer Photovoltaik-Anlage ist nicht nur eine technische Herausforderung, sondern erfordert auch eine genaue Navigation durch den Dschungel von rechtlichen und administrativen Anforderungen. Ein fundamentaler Schritt in der Entstehungsphase jeder PV-Anlage ist das Einholen aller notwendigen Genehmigungen, die das grüne Licht von lokalen sowie nationalen Behörden signalisieren. Dies ist von essenzieller Bedeutung, um sicherzustellen, dass das Projekt im Einklang mit den gesetzlichen Vorschriften und Bauordnungen steht. Diese Genehmigungsphase kann zeitaufwendig und komplex sein, da sie eine gründliche Prüfung der örtlichen Gegebenheiten, der Umweltauswirkungen und anderer relevanter Faktoren durch die entsprechenden Behörden erfordert.

Ebenso erweist sich der Netzanschluss der PV-Anlage als ein kritischer Punkt im Planungsprozess. Die Vernetzung mit dem öffentlichen Stromnetz muss nicht nur technischen, sondern auch rechtlichen Voraussetzungen genügen. Hierzu gehören die Klärung von Fragen bezüglich der Netzstabilität, die Sicherstellung, dass die eingespeiste Energie den Normen und Vorschriften entspricht, und die Koordination mit dem Netzbetreiber, um sicherzustellen, dass die Energieproduktion der Anlage zuverlässig in das Netz integriert wird. Dabei ist es essenziell, eine enge Kommunikation mit den lokalen Stromversorgern zu pflegen und die technischen Spezifikationen der Anlage transparent und genau zu dokumentieren, um eine effiziente und problemlose Anbindung zu gewährleisten.

Zusätzlich dürfen finanzielle Aspekte, insbesondere in Form von staatlichen Förderprogrammen und steuerlichen Anreizen, nicht außer Acht gelassen werden. Die finanzielle Machbarkeit eines Photovoltaik-Projekts kann erheblich von der Verfügbarkeit und Nutzung solcher Fördermittel beeinflusst werden. Dabei ist es wichtig, sich umfassend über bestehende Förderprogramme zu informieren, die Fristen und Voraussetzungen für Anträge zu kennen und einen klaren Überblick über die finanziellen Rahmenbedingungen des Projekts zu haben. Hierzu gehört auch das Verständnis der langfristigen finanziellen Verpflichtungen und Erträge, die aus dem Betrieb der Anlage resultieren, um sicherzustellen, dass das Projekt nicht nur technisch, sondern auch finanziell nachhaltig ist.

Insgesamt erfordert die rechtliche und administrative Planung einer Photovoltaik-Anlage eine minutiöse Auseinandersetzung mit einer Vielzahl von Aspekten und Beteiligten. Es gilt, alle relevanten Vorschriften zu beachten, die technische Umsetzbarkeit mit den Stromnetzbetreibern zu koordinieren und die finanzielle Planung sorgfältig auf die Möglichkeiten und Anforderungen der verfügbaren Fördermittel abzustimmen. Dies erfordert eine detaillierte Vorarbeit, umfassende Kenntnisse der geltenden Gesetze und Richtlinien sowie eine enge Zusammenarbeit mit Behörden, Netzbetreibern und ggf. finanziellen Förderinstitutionen.

Ihr BauCheck-Team