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Das optimale Tool für Ihre Ertragsermittlung

PVGIS, das geniale Tool für Ihre Ertragsprognose. Hier bekommen Sie schnell und einfach einen Überblick über die Möglichkeiten, die Ihnen PVGIS bietet, und Sie werden in kürzester Zeit Ihre eigene Ertragsprognose erstellen können. Nehmen Sie sich eine halbe Stunde Zeit und geben Sie alle relevanten Daten bei PVGIS ein. Sie können dann beruhigt und stolz sagen: Mit diesen Erträgen kann ich in Zukunft rechnen, ich habe sie selber ermittelt. Noch etwas schneller geht es mit unserem Solar-Prognoserechner.
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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 Version 4, die auf der CM SAF Einstrahlungsdatenbank aufbaut wird auch in deutscher Sprache angeboten. Nutzen Sie die detaillierten Ergebnisse z.B., um die Annahmen eines Fachbetriebs, der Ihnen ein Angebot für eine Photovoltaik Anlage machen will, zu überprüfen.

PVGIS - Online-Datenbank zur Ertragsdatenermittlung

 

Anleitung für PVGIS

Oben links ins Eingabefeld wird die Adresse eingegeben und der "Suchen"-Button angeklick. Zoomen Sie jetzt möglichst nah an Ihre Adresse und korrigieren Sie gegebenenfalls den Standort.

PVGIS Eingabe der Adresse

 

Jetzt müssen rechts ins Eingabefeld die standortspezifischen Daten eingegeben werden:

  • Einstrahlungsdatenbank
    Hier können Sie die Auswahl treffen zwischen "Classic PVGIS" und der neueren "Climate-SAF PVGIS" Was der Unterschied der beiden Datenbanken ist, erkläre ich im nächsten Beitrag zu PVGIS Das neue PVGIS-4
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  • FV Technolgie
    Hier wird ausgewählt, ob es sich um kristalline, also polykristalline bzw. monokristalline Module, CIS, CdTe oder sonstige Dünnschichtmodule handelt. Interessant ist, dass auch PVGIS hier keinerlei Unterschiede zwischen polykristallinen und monokristallinen Modulen macht!

    Die etwas neuere 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.
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  • Installierte FV-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.
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  • Geschätzte Systemverluste [0;100]
    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%.
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  • Montagemöglichkeiten
    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."
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  • Neigung [0;90]
    Hier geben Sie die Neigung des Daches beziehungsweise der Aufständerung, worauf 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.
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  • Neigung optimieren
    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.
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  • Azimuth [-180;180] (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°
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  • Auch Azimuth optimieren
    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.
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  • Tracking Optionen (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 vertikale oder die geneigte Achse ein, je nachdem, was für ein System geplant ist. Wenn Sie das Kästchen "Optimieren" 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.
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  • Horizontdatei Hier können Sie eine spezielle Datei, mit der Sie einen eigenen Horizontverlauf oder auch verschattende Elemente eingeben können hochladen. Diese werden dann bei der Berechnung mit berücksichtigt. Mehr dazu finden Sie in dem Beitrag Verschattungsberechnung mit Horizontdatei
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  • Outputformate
    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.
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  • Zeige Horizont
    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

     

    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.

    Mit der Version PVGIS-4 können wie zuvor schon einmal erwähnt auch diese, in der unmittelbaren Nähe des Gebäudes befindlichen Schattenspender durch das Hochladen einer eigenen Horizontdatei berücksichtigt werden.

    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!
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  • Outputformate Website, Textdatei oder PDF
    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 "Berechnen" anklicken, bekommen Sie das Ergebnis angezeigt.

PVGIS Anzeige der Einspeiseleistung

 

Ganz oben werden die Koordinaten des eingegebenen Standortes angezeigt, darunter die einzelnen Verluste die PVGIS errechnet hat.

  • Ed : Tägliche durchschnittliche Einspeiseleistung (kWh)
  • Em: Monatliche durchschnittliche Einspeiseleistung (kWh)
  • Jahresdurchschnitt: Jährliche Durchschnittswerte für Ed und Em
  • Total für Jahr: Gesamtjahreseinspeiseleistung (kWh)
  • 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 Monatliche Einstrahlung und Tägliche Einstrahlung

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 einzelne Punkte erläutern:

  • Linke turbidität: (Trübungsfaktor nach Linke)
    Dieser 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.
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  • Dif. / globale Einstrahlung
    Zeigt das Verhältnis zwischen diffuser und globaler Strahlung an.
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  • Optimaler Einstrahlungswinkel
    Gibt den optimalen Einstrahlunswinkel zum angegebenen Zeitpunkt an
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  • Anzahl Heizungsgradtage
    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)

Ertragspronose mit PVGIS für die Anlage High-Light

Schauen 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.

PVGIS Karte Anlage High-Light


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:

  • Einstrahlungsdatenbank: Classic PVGIS (die neue Datenbank gab es 2007 noch nicht)
  • FV Technologie: Kristallin Silizium(Polykristalline Module)
  • Installierte FV-leistung: 1 kWp (Wie zuvor beschrieben gebe ich zur besseren Vergleichbarkeit nicht die Gesamtleistung von 10,08 kWp ein)
  • Geschätzte Systemverluste [0;100]: 10% Systemverluste
  • Montageposition: Freistehende
  • Neigung [0;90]: 33° Dachneigung
  • Azimuth [-180;180] : 0° (Die Anlage ist exakt nach Süden ausgerichtet
  • "Grafik zeigen" und "Zeige Horizont" wird markiert, ich möchte sehen, wie PVGIS die topographischen Daten für meinen Standort anzeigt.
  • "Webseite" wird markiert, mir reicht es, wenn das Ergebnis am Monitor angezeigt wird.

Dann den Button "Berechnen" anklicken und wir bekommen das Ergebnis präsentiert: (Noch in Englisch, wenn Sie es jetzt probieren kommt es auf Deutsch)

PVGIS - Anzeige der Standortparameter


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.

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 €

Jetzt können wir noch die Monatserträge in Prozente umrechnen und haben somit auch gleich die Monatsprognose für den Solarlog.

  • Januar 4%
  • Februar 6%
  • März 9%
  • April 11%
  • Mai 12%
  • Juni 11%
  • Juli 12%
  • August 12%
  • September 9%
  • Oktober 7%
  • November 4%
  • Dezember 3%

Zuletzt schauen wir uns noch den Horizont an.

PVGIS Anzeige des Horizontes für die Anlage High-Light

 

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.

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Dieser Artikel wurde erstellt von: Christian Märtel, Redakteur www.Photovoltaik-Web.de
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