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PVGIS - Das optimale Tool für Ihre Ertragsermittlung




PVGIS ist das Tool, mit dem man am besten, einfachsten und kostenlos die geschätzten zukünftigen Erträge einer Photovoltaikanlage ermitteln kann.


PVGIS - Online-Datenbank zur Ertragsdatenermittlung
Quelle: PVGIS © Europäische Gemeinschaften, 1995-2009


PVGIS steht für "Photovoltaic Geographical Information System" und wird von der Europäischen Kommission kostenlos zur Verfügung gestellt. Die Datenbasis beruht auf genauen europaweiten Messungen der Sonneneinstrahlung.

Die neueste und am einfachsten zu bedienende Version gibt es momentan nur in englischer Sprache. Es gibt zwar auch eine ältere deutschsprachige Version, hier müssen aber, um für den exakten Standort die Ertragsdaten zu ermitteln die Koordinaten manuell ermittelt werden. Außerdem wird diese Version nicht mehr gepflegt, Neuerungen fliessen hier also nicht mit ein. Auch wenn Sie der englischen Sprache nicht so mächtig sind, rate ich zur Nutzung der neuen Version. Ich habe alles soweit übersetzt, dass eigentlich keine Probleme auftauchen dürften.

Link: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php

Anleitung PVGIS:

Oben links ins Eingabefeld wird die Adresse eingegeben und der "Search"-Button angeklickt:

PVGIS Eingabe der Adresse
Quelle: PVGIS © Europäische Gemeinschaften, 1995-2009

Zoomen Sie jetzt möglichst nah an Ihre Adresse und korrigieren Sie gegebenenfalls den Standort.
Jetzt müssen rechts ins Eingabefeld die standortspezifischen Daten eingegeben werden: (In Klammern deutsche Übersetzung PVGIS)
  • PV technology (PV-Technologie)
    Hier wird ausgewählt, ob es sich um kristalline (Crystalline Silicon = polykristalline bzw. monokristalline) Module, Dünnschichtmodule (CIS) oder, und das ist neu, um CdTe-Module handelt. Interessant ist, dass auch PVGIS hier keinerlei Unterschiede zwischen polykristallinen und monokristallinen Modulen macht! Unter Unknown/Other wüßte ich jetzt nicht, was unter diese Rubrik fallen sollte.
    Die neue Auswahl CdTe schauen wir uns genauer an. Hierbei handelt es sich um amorphe Module (Dünnschicht) aus Cadmium-Tellurid. Damit sind zuerst Module der Fa. First-Solar im Fokus, da dieser Hersteller der absolute Weltmarktführer in dieser Technologie ist. Vergleiche ich jetzt die ermittelten Erträge von kristallinen Modulen mit denen von CdTe, so beschert mir PVGIS um ca. 8% bessere Ertragswerte für CdTe als für normale kristalline Module. In absoluten Zahlen mögen diese Ertragswerte realistisch sein, da PVGIS aber normalerweise eher untertreibt, stimmt die Relation im Vergleich zu den kristallinen Modulen meines Erachtens nicht. Einen leichten Vorteil von ein paar wenigen Prozentpunkten ist noch denkbar, aber 8% erscheinen mir als weit übers Ziel hinausgeschossen. Diese Ertragsvorteile kann ich in keiner Ertragsdatenbank und auch bei keiner der mir bekannten Anlagen nachvollziehen. Also würde ich die Werte für CdTe mit Vorsicht geniessen.
  • Installed peak PV power (Installierte PV (kWp) -Leistung)
    Hier ist es ratsam, immer 1 kWp einzugeben, dann erhält man immer die Ertragsprognose umgerechnet auf 1 kWp und kann so besser mit anderen Anlagen bzw. Standortdaten vergleichen. Wer natürlich bereits weiß, wie hoch die später installierte Gesamtgeneratorleistung sein wird kann genauso diesen Wert eingeben, dann bekommt er als Ergebnis den Gesamtertrag der Anlage ausgerechnet.
  • Estimated system losses [0;100] (Geschätzte Systemverluste)
    Hier wird ein Prozentwert eingegeben, der die Systemverluste, wie z.B. Kabelverluste, Verluste durch den Wechselrichter etc. berücksichtigt. Ein guter und eher konservativer Wert sind 10%, damit ist man auf jeden Fall auf der sicheren Seite. Wer knapp kalkulieren muss, kann auch 8% eingeben, dieser Wert ist ebenfalls durchaus realistisch. Durch neue Wechselrichtergenerationen mit Wirkungsgraden größer 97% kommt man den 8% auch immer näher. Den 10%-Wirkungsgrad findet man auch immer wieder unter den Begriffen PVGIS10, PVGIS10% oder PVGIS(at)10%.

  • Fixed mounting options (Montageoptionen)
    mounting position (Montageposition):
    - free-standing (freistehend)
    - building integrated (Gebäudeintegriert)
    Das ist neu:
    Hier wird zwischen freistehenden Anlagen wie Freilandanlagen oder Modulen auf Trackern und Auf- und Indachanlagen unterschieden. Die freistehenden Module haben eine bessere Hinterlüftung und damit einen besseren Ertrag. Es wird aber nicht zwischen Auf- und Indachanlagen unterschieden! (Indachanlagen haben noch eine schlechtere Hinterlüftung und die Ergebnisse sollten im Mittel schlechter als die der Aufdachanlagen ausfallen) PVGIS meint, dass Anlagen, die auf einem Dach mit Dachziegeln auf einer Unterkonstruktion montiert werden, irgendwo zwischen diesen beiden Extremen zu liegen kommen müßte. (Diese Art der Montage ist bei einem Privatdach die Regel). Nachdem ich meine eigene Anlage eingegeben habe, würde ich bei einer normalen Aufdachanlage mit guter Hinterlüftung auf jeden Fall zu "free-standing" tendieren, die Option "building integrated" zeigt zu geringe Werte an. Das wird auch in der Erklärung auf der PVGIS-Seite so definiert: "Roof-integrated modules are not cooled by air from behind, so they get hotter. This is now included in the PV estimate", übersetzt heißt das soviel wie: "Dachintegrierte Module werden nicht durch die Luft von hinten gekühlt, daher werden sie heißer. Das ist jetzt in der PV-Abschätzung integriert."
  • Slope [0;90] (Modulneigung)
    Hier geben Sie die Neigung des Daches, auf dem die PV-Anlage installiert wird in Grad ein.
    Sollte die Anlage auf unterschiedlichen Dachneigungen installiert werden, so müssen Sie die Berechnung mehrmals durchführen und über einen Dreisatz das Ergebnis ermitteln.
    Optimize slope (Optimiere Neigungswinkel): Sollte nur aktiviert werden, wenn man die optimale Neigung für den eingegebenen Standort wissen möchte. Das ist vor allem interessant, wenn die Module aufgeständert werden, weil man sich hier im Gegensatz zu einem Dach die Neigung aussuchen kann. Dieser Wert ist der optimale Mittelwert für den gesamten Jahresverlauf. Natürlich sind zu bestimmten Zeitpunkten im Jahr andere Neigungen besser (im Winter steiler, im Sommer flacher), aber über ein gesamtes Jahr ist das der optimale Neigungswinkel für den eingegebenen Standort.
  • Azimuth [-180;180] (Azimuth, Modulausrichtung)
    Geben Sie hier den Wert der Himmelsausrichtung der Anlage ein. Entweder ist die Ausrichtung bekannt, oder Sie können Sie mit Hilfe von Google Earth ermitteln.
    Bei der Eingabe ist zu beachten, dass die Gradzahlen korrekt eingegeben werden:

    • 0° = Süd
    • -90° = Ost
    • 90° = West

    Somit wäre z.B. eine SSO Ausrichtung ca. - 22,5°
    Also optimize azimuth (Optimiere auch die Ausrichtung): Sollte ebenfalls nur aktiviert werden, wenn man die optimale Ausrichtung für den eingegebenen Standort wissen möchte. Auch hier wieder interessant bei frei wählbarer Ausrichtung wie z.B. auf einem Flachdach.
  • Tracking options: (Optionen für Nachführsysteme)
    Auch das kann PVGIS! Sollten Sie eine nachgeführte (tracking) Anlage planen, so können Sie sich hier die prognostizierte Ertragsausbeute berechnen lassen. Bei einem einachsigen System geben Sie entweder die feste Ausrichtung für die geneigte (Inclined Axis) oder die vertikale Achse (Vertical Axis) ein, je nachdem, was für ein System geplant ist. Wenn Sie das Kästchen "Optimize" (Optimiere) anklicken, wird Ihnen der optimale Einstellwinkel der starren Achse ausgerechnet. Beim 2-achsig-nachgeführten System gibt es keine optimalen Winkel zu berechnen, da das System dafür entwickelt wurde, das alleine auszurechnen.
  • Output options (Ausgabeoptionen)
    Show graph (zeige Grafiken): Wird dieser Punkt aktiviert, werden zusätzlich zu den gewünschten Auswertungen die entsprechenden Liniendiagramme angezeigt. Aus diesen Diagrammen kann man sehr gut die prognostizierten Monatserträge herauslesen. So kann man leicht abschätzen, ob die Anlage in dem jeweiligen Monat das Soll erreicht oder sogar übertroffen hat. Weiterhin können diese Werte als Ausgangsbasis den Anwendern von Solarlog- und anderen Monitoring-Systemen für die prozentuale Aufteilung der Ertragsprognose über das Jahr dienen.

    Show horizon (Zeige den Horizont an)
    Diese Option finde ich persönlich genial! PVGIS hat nicht nur die Einstrahlungsdaten in der Datenbank, sondern auch die topographischen Geländedaten. Diese werden im Ergebnis mit berücksichtigt und auch angezeigt, wenn dieser Punkt aktiviert wird. Was genau sieht man hier?
    PVGIS Anzeige des Horizontes
    Quelle: PVGIS © Europäische Gemeinschaften, 1995-2009

    Die rote Linie zeigt den Sonnenverlauf zur Sommersonnenwende am 21. Juni eines Jahres, also an dem Tag, an dem die Sonnenscheindauer am längsten ist.
    Die blaue Linie zeigt den Verlauf der Sonne zur Wintersonnenwende am 21. Dezember eines Jahres, also am kürzesten Tag des Jahres. Hier im Beispielgraph habe ich einen Standort an einem Nordhang in einem Tal ausgewählt, um die Darstellung zu verdeutlichen:
    Im Sommer macht sich der Nordhang nur wenig bemerkbar. Die Sonne geht weit im Nordosten auf, verläuft sehr hoch am Horizont und geht dann wieder weit im Nordwesten unter.
    Im Winter hat diese Lage dramatische Nachteile. Wie man sieht, sieht man fast nichts, soll heißen kaum eine blaue Linie. Das bedeutet, dass nur zur Mittagszeit für kurze Zeit die Sonne hinter dem Horizont hervorkommt, am Rest vom Tag steht der Berg der Sonne im Weg. Da der Sonnenverlauf im Gegensatz zum Sommer sehr viel niedriger ist, hat das so extreme Auswirkungen.
    Genau diese Auswirkungen werden von PVGIS in der Ertragsprognose berücksichtigt.
    Wichtig zu wissen ist, dass nur topographische Daten berücksichtigt werden, unberücksichtigt bleiben Auswirkungen durch andere Gebäude, Bäume und sonstige "Schattenspender", die dem Verlauf der Sonne im Wege stehen. Selbstverständlich auch nicht berücksichtigt werden Verschattungsprobleme, die durch das eigene Haus, wie z.B. Gauben oder den Schornstein verursacht werden. Solche sich ertragsmindernd auswirkende Ursachen müssen durch Beobachtung und eigene Recherchen vom Ergebnis subtrahiert werden. Hier kann die Erfahrung des Solarteurs hilfreich sein, oder man beobachtet tatsächlich über einen längeren Zeitraum die Schattensituation, um sich Klarheit zu verschaffen. Einen Punkt gilt es auch noch zu berücksichtigen: Die Auflösung der topographischen Daten ist bei PVGIS nicht sehr genau. Das Raster beträgt 1.000 x 1.000 Meter und dadurch kann es vor allem in einem sehr bergigen Gebiet mit großen Höhenunterschieden auf kleiner Fläche zu Fehlinterpretationen kommen. In der Praxis konnte ich dieses große Raster so noch nicht nachvollziehen, aber trotzdem heißt es aufpassen!

  • Output formats (Ausgabeformat)
    Hier kann man noch auswählen, ob das Ergebnis nur am Monitor angezeigt wird oder als Textdatei bzw. als pdf-Dokument abgespeichert wird.

Was zeigt PVGIS - Das Ergebnis:

Wenn Sie nach Auswahl der relevanten Punkte den Button "Calculate" anklicken, bekommen Sie das Ergebnis angezeigt:

PVGIS Anzeige der Einspeiseleistung
Quelle: PVGIS © Europäische Gemeinschaften, 1995-2009

Ed : Tägliche durchschnittliche Einspeiseleistung (kWh)
Em: Monatliche durchschnittliche Einspeiseleistung (kWh)
Yearly average: Jährliche Durchschnittswerte für Ed und Em
Total for year: Gesamtjahreseinspeiseleistung (kWh)

Bei der neuen Version werden noch zwei weitere Spalten angezeigt:
Hd : Tägliche durchschnittliche Solarstrahlung pro Quadratmeter (kWh/m2)
Hm: Monatliche durchschnittliche Solarstrahlung pro Quadratmeter (kWh/m2)

Die Gesamtjahreseinspeiseleistung ist relevant für alle weiteren Renditeberechnungen.
Je nachdem, was man bei installierter PV-Leistung eingegeben hat, sieht man zu diesem Wert den hochgerechneten prognostizierten Ertrag für das gesamte Jahr.

Zusatzoptionen Monthly Radiation und Daily Radiation

Diese Zusatzoptionen haben mit der eigentlichen Ertragsprognose nur am Rande zu tun und können daher schlicht ignoriert werden. Der Vollständigkeit halber möchte ich zumindest für den interessierten Leser die einzelnen Punkte übersetzen:

  • Monthly Radiation: monatliche Strahlung
  • Daily Radiation: tägliche Strahlung (Radiation ist das, was die Sonne ausstrahlt)
  • Global irridation data by month: Globalstrahlung pro Monat (Irridation ist das, was die Erde an Strahlung einfängt, inklusive indirekter Strahlung))
  • Horizontal irradiation: Einstrahlung auf die Horizontale
  • Irridiation at opt. angle: Einstrahlung bei optimalen Winkel
  • Irradiation at chosen angle: Einstrahlung bei gewähltem Winkel
  • Linke turbidity: Trübungsfaktor nach Linke (gibt an, um einen wie vielfach längeren Weg durch die ideale Atmosphäre die Schwächung der Strahlung durch die tatsächliche Atmosphäre entspricht. In Industriegebieten ist dieser Faktor zum Beispiel um einiges höher als auf dem Land.)
  • Dif. / global radiation: Zeigt das Verhältnis zwischen diffuser und globaler Strahlung an.
  • Optimal inclination angle: Optimaler Einstrahlungswinkel zum angegebenen Zeitpunkt
  • Monthly ambient temperature data: Monatliche Daten der Umgebungstemperatur
  • Average daytime temperature: Durchschnittliche Tagestemperatur
  • Daily average of temperature: Durchschnitt der Tagestemperatur
  • Number of heating degree days: Anzahl der Heizgradtage. Hat mit PV eigentlich so gut wie nichts zu tun. Heizgradtage  werden für die Beurteilung des Heizbedarfs berechnet. Sie beschreiben den Einfluss des Klimas auf den Wärmeenergieverbrauch eines Gebäudes. Je höher dieser Wert im Vergleich zu anderen Standorten ist, desto mehr muss geheizt werden. Für die PV ergibt sich lediglich ein brauchbarer Hinweis: Je höher dieser Wert, desto kühler ist es im Jahresdurchschnitt. Da die Module wegen des Temperaturkoeffizienten bei kühlerer Temperatur mehr Leistung abgeben, ist dieser Standort besser geeignet, als ein Ort mit einer geringen Anzahl an Heizgradtagen. (Wenn man mal den Schnee auf den Modulen wegdenkt)
  • Average global irradiance: Durchschnittliche Globaleinstrahlung
  • Clear-sky global irradiance: Globaleinstrahlung bei klarem Himmel

Ertragspronose mit PVGIS für die Anlage "High-Light":

PVGIS Karte Anlage High-LightSchauen wir, was PVGIS für die Anlage "High-Light" prognostiziert.

Wir geben den Standort der Anlage ein, einfach die Stadt, den Straßennamen und die Hausnummer eingeben, alternativ geht auch die Postleitzahl.

Interessant sind auch die am unteren Rand auswählbaren Anzeigeoptionen. Hier kann man sich z.B. die Solareinstrahlung oder Durchschnittstemperaturen anzeigen lassen.
In der rechten Spalte geben wir jetzt die anlagenspezifischen Daten ein:
  • PV technology: Crystalline Silicon (Polykristalline Module)
  • Installed peak PV power: 1 kWp (Wie zuvor beschrieben gebe ich zur besseren Vergleichbarkeit nicht die Gesamtleistung von 10,08 kWp ein)
  • Estimated system losses [0;100]: 10% Systemverluste
  • Module inclination [0;90]: 33° Dachneigung
  • Module orientation [-180;180]: 0° (Die Anlage ist exakt nach Süden gerichtet)
  • "Use given inclination and orientation" wird markiert, PVGIS soll mit den oben eingegeben Werten rechnen.
  • "Show horizon" wird markiert, ich möchte sehen, wie PVGIS die topographischen Daten für meinen Standort anzeigt.
  • "Output in new window", mir reicht es, wenn das Ergebnis am Monitor angezeigt wird.

Dann den Button "Calculate" anklicken und wir bekommen das Ergebnis präsentiert:

PVGIS - Anzeige der Standortparameter
Quelle: PVGIS © Europäische Gemeinschaften, 1995-2009

Zuerst bekommen wir die Koordinaten und die Meereshöhe des Standortes und die nächst gelegene größere Stadt angezeigt.
"Estimated losses due to temperature" sind die geschätzten Verluste aufgrund der Durchschnittstemperatur am Standort. Hier haben wir mit 5,7% einen relativ guten Wert, was ja auch Sinn macht bei der Höhenlage. "Estimated loss due to angular reflectance effects" bedeutet soviel wie "Geschätzte Verluste aufgrund von Reflexionseffekten", diese Verluste sind sowohl von der Dachneigung als auch von der Ausrichtung der Anlage abhängig. "Other losses", also andere Verluste (Kabel, Wechselrichter) haben wir selber mit 10% eingegeben. Somit kommt PVGIS auf einen Gesamtverlust von 17,7%. Das ist alles ziemlich theoretisch, was uns wirklich interessiert ist, mit wie viel Ertrag wir rechnen dürfen:

PVGIS Auswertung Einspeiseleistung Anlage "High-Light"

Erträge mit PVGIS ermitteln:
Und da haben wir unser Ergebnis. Ed ist der erwartete Tagesertrag und Em der erwartete Monatsertrag bei einer Anlagenleistung von 1 kWp. Insgesamt kommen wir auf eine prognostizierte Leistung von 1.030 kWh/kWp im Jahr für den Standort der Anlage "High-Light". Wenn ich noch wissen möchte, wie viel das für die gesamte Anlage von 10,08 kWp ist, und mit was für Erträgen ich rechnen kann, dann habe ich das auch schnell herausbekommen:

1.030 kWh/kWp x 10,08 kWp = 10.382,4 Kwh pro Jahr
10.382,4 kWh x 0,4921 €/kWh (für Inbetriebnahme 2007) = 5.109,18 €










Quelle: PVGIS © Europäische Gemeinschaften, 1995-2009
Jetzt können wir noch die Monatserträge in Prozente umrechnen und haben somit auch gleich die Monatsprognose für den Solarlog:

% - Jahresanteil pro Monat
Jan Feb Mar Apr May Jun
4% 6% 9% 11% 12% 11%
Jul Aug Sep Oct Nov Dec
12% 12% 9% 7% 4% 3%

Zuletzt schauen wir uns noch den Horizont an:

PVGIS Anzeige des Horizontes für die Anlage "High-Light"
Quelle: PVGIS © Europäische Gemeinschaften, 1995-2009

Hier meint PVGIS, dass ab 90° im Osten bis ca. 35° Richtung Westen eine Geländeerhöhung sein müsste. Da sich die Anlage aber am höchsten Punkt in der Gegend befindet, kann das nicht sein. Daran lässt sich erkennen, dass die Auflösung tatsächlich nicht genau genug ist. Dennoch ist dieses Feature äußerst hilfreich wie ich meine.