PV-Erträge exakt kalkulieren mit Schattenverläufen vor Ort

9. November 2020
Die Horizontdatei bzw. das Horizon File ist neu in der Version PVGIS-4. Man kann eine eigens erstellte Horizontdatei hochladen. Bisher ist es so, dass PVGIS die Daten des Horizontes aus einer Datenbank für jeden eingegebenen Standort errechnet. Das funktioniert ganz gut und ich habe die Funktionsweise bei der Vorstellung von PVGIS beschrieben. Was fehlt, sind störende Einflüsse in der nahen Umgebung der Anlage. Es werden also keine Gebäude, Bäume oder sonstige Schattenspender berücksichtigt. Dies kann man aber jetzt mit der eigen erstellten Horizontdatei bzw. Horizon File in die Ertragsberechnung mit einfließen lassen. Wie funktioniert das?
Dieser Artikel wurde erstellt von:
Christian Märtel, Redakteur www.Photovoltaik-Web.de
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PhotovoltaikErträge prognostizierenSchattenverlauf berechnen

Eigentlich ist die Vorgehensweise, so wie sie in der Hilfe von PVGIS beschrieben ist recht einfach. Doch leider kommt man so nicht ans Ziel, es fehlt ein entscheidender Punkt. In einem txt oder csv-File, welches mit einem x-beliebigen Texteditor erstellt werden kann, werden Verschattungswinkel in allen Richtungen eingegeben. Die Anzahl der eingegeben Richtungen kann frei gewählt werden. Diese werden auf 360 Grad verteilt. Angefangen wird immer im Osten und dann geht es gegen den Uhrzeigersinn weiter.

Klingt erstmal verwirrend, deshalb ein Beispiel: Werden 36 Werte eingegeben, so hat man eine Teilung von 360 Grad geteilt durch 36 = 10 Grad, was als sehr genau bezeichnet werden kann. Gibt man nur 8 Werte ein, so ist die Teilung entsprechend gröber und alle 360 Grad geteilt durch 8 = 45 Grad wird ein Wert gesetzt.

Bei den eingegebenen Werten handelt es sich um Winkel zwischen der Ebene und dem höchsten Punkt der Verschattung. So wie PVGIS beim Gelände den Winkel zwischen der Ebene und der Geländeerhöhung in der Grafik anzeigt, so können jetzt eigene "Verschattungswinkel" angegeben werden.

Wie werden die Verschattungswinkel ermittelt?

Nehmen wir an, ein großes Gebäude steht in der Nähe der Anlage und sie wissen oder befürchten, dass dieses Gebäude zu irgendeiner Jahreszeit oder auch dauernd Schatten auf die Anlage wirft. Wie komme ich jetzt auf den Winkel und die Ausrichtung, unter der ich den Winkel eingeben muss? Hier ist etwas Vorarbeit notwendig, man benötigt fünf Werte:

  • Die Höhe des Objektes, welches den Schatten wirft (in dem Beispiel des Gebäudes)
  • Die Entfernung des Objektes von der Mitte oder von zwei Extrempunkten der PV-Anlage (Von der Mitte aus benötigt nur eine Berechnung, die zwei Extrempunkte benötigen zwei Berechnungen, aus denen der Mittelwert gebildet wird)
  • Die Entfernung vom Boden zur Unterkante des PV-Anlage
  • Die Höhe der PV-Anlage
  • Die zwei Richtungen (Winkel) aus der Sicht der PV-Anlage, zwischen denen das verschattende Objekt liegt.

Die Höhe des Gebäudes muss man abschätzen, wenn man nicht über teure Meßmittel verfügt. Hier kann, wenn man sich sehr unsicher ist, die so genannte "Stockpeilung" hilfreich sein, die nichts kostet und trotzdem brauchbare Ergebnisse liefern kann. (Mit der Methode haben Förster die Höhe von Bäumen ermittelt, einfach mal googeln)

Die Entfernung kann man entweder messen, oder mit Google-Earth mit Hilfe der Linealfunktion (Obere Iconleiste, "Lineal anzeigen") bestimmen.

Die Entfernung vom Boden zur Unterkante der PV-Anlage kann man anhand von Bauplänen des Hauses bestimmen.

Die Richtung des Objektes kann man ebenfalls mit Google-Earth bestimmen. Dazu benutzt man ebenfalls die Linealfunktion. Es wird nicht nur die Entfernung, sondern auch die Richtung, in der das Objekt liegt angezeigt. 90° = Ost, 180 Grad = Süd, 270° = West. Dummerweise sind die Winkel für die Ausrichtung bei PVGIS und bei Google Earth jedoch unterschiedlich.

Der Winkel wird über die Tangens-Funktion ermittelt: tan alpha = (Höhe des Gebäudes abzüglich (Abstand Boden zur Unterkante PV-Anlage)) geteilt durch den Abstand. Zum Beispiel:

  • tan alpha = (10m - 3m)/15m = 7m/15m = 0,4667
  • alpha = arctan 0,4667 = 25 Grad

Je höher die Gradzahl, desto mehr wird die Anlage verschattet. Jetzt bekommen wir aber ein Problem, wenn wir nicht gerade unser Haus auf einer topfebenen Fläche stehen haben. Wenn ich jetzt die Winkelangaben für das Gebäude eingebe, gehen mir leider die Geländeinformationen wieder verloren und das Ergebnis stimmt damit nicht. Ich habe dazu aber keine Erklärung in der Hilfe von PVGIS gefunden.

Dennoch geht es, wie ich herausgefunden habe. Die Vorgehensweise ist folgendermaßen: Man geht in PVGIS und gibt seinen Standort ein. Dann wählt man bei Outputformaten "Zeige Horizont" an. Dann darf man aber nicht "Webseite" markieren, sondern "Textdatei". Anschließend den Button "Berechnen" anklicken. Die generierte txt-Datei kann man dann auf seinem Rechner speichern. Diese sieht dann in etwa so aus:

Interessant ist für uns der zweite Abschnitt. Hier stehen die Winkel des Geländeprofils unseres Standortes. Azimuth ist die Ausrichtung und Hh die Winkelangabe. Es fängt bei -180 Grad = Nord an, geht weiter bis -90 Grad = Ost, dann 0 Grad = Süd, 90 Grad = West bis wir wieder bei 180 Grad = Nord ankommen. Die Teilung ist mit 7,5 Grad Schritten sehr fein. In meinem Beispiel ist das Höhenprofil mit 2 Grad von -142,5 Grad bis -37,5 Grad sehr gering.

Wir haben jetzt ein kleines Problem. Die Gradangaben gehen von Nord nach Nord im Uhrzeigersinn, während das eigen erstellte horizon file merkwürdigerweise bei Ost anfängt und gegen den Uhrzeigersinn nach Nord, dann weiter über West und Süd wieder nach Osten geht. Warum das die Macher von PVGIS so kompliziert programmiert haben wissen wohl nur sie selber.

Wenn Sie eine komplizierte Verschattungssituation haben, ist es eventuell angebracht, mit zwei Extremwerten zu rechnen und daraus den Durchschnitt zu ermitteln. Die Vorgehensweise ist exakt dieselbe wie beschrieben, nur dass Sie die Berechnung mit den verschiedenen Werten zweimal durchführen. Aus beiden Ergebnissen ermitteln Sie dann einfach den Mittelwert.

Hier können Sie anschließend noch alles Weitere über die neue PVGIS-4-Version lesen sowie allgemeine Informationen über PVGIS.

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Es ist nur eine maximale Schieflast von 4,6kW zu gewährleisten.
Wo die PV-Anlage angschlossen ist, ist "relativ egal", da, wie bereits richtig erwähnt die Zähler saldieren.

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Photovoltaik Freiflächenanlage: Kosten, Förderung und Rentabilität?

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Antwort von PV Montagen G. Vijayakumar

Es werden mehr Daten Benötigt, daß ist das erste. Denn es steht zum Beispiel die Frage im Raum ob das Erdreich welches grad aufgefüllt wird auch verdichtet wird. Und wie sehr es verdichtet wird. Und nun zur Puntuellen Beantwortung Ihrer Fragen.

1) Die Investitionskosten für solch eine Anlage müssen vorab (nach Inaugenscheinnahme des Geländes sowie Geologisches Gutachten (z.B) erst Berechnet werden wenn mehr Details vorliegen würden.

2) Fördermittel gibt es von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) in dem Maße das es sich, so gesehen um Geldtauscherei handelt.

3) Die Rentabilität einer Anlage von dieser Größe steht ausser Frage. Denn die Energiepreise werden nicht sinken von Jahr zu Jahr sondern eher wird das Gegenteil der Fall sein. Unter Bezugnahme auf das Vorgenannte ergibt sich auch keine Haltbare Aussage über die Dauer der Amortisierung der Anlage.

Nun konnte ich Ihnen leider nicht wirklich weiterhelfen, stelle es Ihnen jedoch anheim mich zu Kontaktieren. Denn die Thematik einer solchen Anlage ist komplexer als das es sich darstellt. Eine reine Angabe der Verfügbaren Fläche ist Dahingehend nicht wirklich Ausreichend.

Viele Grüße

Holger Gerhardt

Neuer Zählerschrank bei Installation einer Photovoltaikanlage?

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Es muss nicht generell ein neuer Zählerschrank installiert werden.
Nur wenn der vorhandene Zählerschrank nicht mehr den aktuellen Richtlinien entspricht, oder wenn keine neue Messeinrichtung (z.Bsp. digitaler Stromzähler) mehr eingebaut werden kann, weil eine fachgerechte Nachrüstung (z.Bsp. Zählertafel) nicht mehr möglich ist.
Genaue Auskunft kann man beim zuständigen Netzbetreiber erfragen.

Kann ich zwei Strings mit verschiedener Anzahl von Modulen und unterschiedlicher Dachausrichtung an einen Wechselrichter anschließen?

Kann ich zwei Strings mit verschiedener Anzahl von Modulen und unterschiedlicher Dachausrichtung (einmal Süd und einmal Ost) an einen Wechselrichter, kein Multiwechselrichter anschließen?
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Ich hoffe, ich konnte Ihnen damit helfen, sonst melden Sie sich einfach.

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Kann mir hier jemand den Begriff "Smart Grid ready Funktion" für die Speicherung von Energie mit intelligenter Steuerung erklären? Vielen Dank für die Hilfe!
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Smart Grid-Geräte eröffnen interessante Vernetzungsmöglichkeiten. Beispielsweise können Smart Grid-fähige Wärmepumpen über eine Schnittstelle auf einen Überschuss an Solarstrom reagieren. Stromnetzbetreiber können über die integrierte Smart Grid-Schnittstelle den Stromspeicher direkt ansteuern und die Stromnetze stabilisieren und entlasten. Mit einem solchen Schwärmenetz können Erzeugung und Verbrauch noch weiter entkoppelt werden: Überschüsse, die im Sommer erzeugt werden, können im Winter genutzt werden. Dazu finden Sie auch Infos hier: https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/stromspeicher

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Ich interessiere mich für die Inbetriebnahme einer eigenen Solaranlage. Nun frage ich mich aber, ob sich eine PV-Anlage bei Ost-West-Ausrichtung des Hauses überhaupt lohnt? (Satteldach, ca. 45°)
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Hallo,

kann ich nur empfehlen. Wir erhöhen damit die Sonnenstunden für die PV-Anlage und können
damit den Eigenverbrauch, über den sich die PV-Anlage zuerst rechnet optimieren. Gleichzeitig
können wir mit der 70% Regel zusätzliche Kosten für einen Rundsteuerempfänger sparen.
Deshalb Ost-West.

Gruß
G.Hausmann

Muss ich meinen selbst erzeugten und verbrauchten Strom versteuern?

Ich habe im Febr. 2016 eine Photovoltaikanlage (7,1 Kwp) mit Speicher installiert. Von der Kleinunternehmerregelung habe ich keinen Gebrauch gemacht, also die gezahlte Mwst. rückerstattet bekommen und monatlich eine Umsatzsteuervoranmeldung gemacht. Muss ich nun den selbst verbrauchten Strom versteuern und wenn ja, zu welchem Kw/h-Preis?
Antwort von Greentec-Solar GmbH

Hallo,

Eigenverbrauch ermitteln und mit dem Stromtarif der aktuellen Stromrechnung multiplizieren.
Aus diesem Betrag den Anteil der MwSt ermitteln und bei der Umsatzsteuererklärung anzeigen.
Den Netto-Betrag aus dem
Eigenverbrauch als Einnahme der PV-Anlage bei der Gewinn-Verlustrechnung einbeziehen
und den Gewinn aus der PV-Anlage bei der Einkommensteuererklärung angeben.

das nur als grobe Aussage, genaues sagt der Steuerberater oder das Finanzamt.
Alle Angaben nach besten Wissen, ohne Gewähr.

Hoher Stromverbrauch trotz PV und Einspeisung: Wo liegt die Ursache?

Wir haben ein Einfamilienhaus mit 4 Personen. Nach unseren Zählern verbrauchen wir 5000kWh/Jahr Strombezug aus Netz, wir speisen ca. 6000-7000kWh ein und haben laut Ertragszähler ca. 9500-10000kWh Gesamt PV Ertrag. Nach dieser Rechnung hätten wir einen Gesamt-Stromverbrauch von fast 8000 kWh/Jahr. Ich kann das fast nicht glauben. Es sind jedoch seit unserem Einzug seit 3 Jahren die ungefähr gleichen Messwerte. Wo liegt hier das Problem? Wir hatten auch davor in unserer Wohnung nie einen solch hohen Wert. Ich vermute mittlerweile, dass es ein Problem mit den Zählern ist? Wir haben einen kombinierten Zähler für Bezug/Einspeisung der Netze mit wechselnder Anzeige (elektronisch). Der PV Zähler sitzt auch im Kasten, ist aber separat.
Antwort von Ingenieurbüro Energieexperten-Südwest

Ich vermute mal, dass Sie schlicht und ergreifend große Stromverbraucher haben. Da müssen Sie schon auf die Suche gehen. Was ist anders als in der früheren Wohnung? Zusätzliche Geräte? Gefriertruhe? Computer im Dauerlauf?
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Mein Hausdach hat eine Ost-West Ausrichtung. Lohnt sich da eine Solaranlage? Außerdem läuft der Länge nach eine Stromleitung übers Dach, die stören könnte.
Antwort von Teck Solar E.k

Für die Nutzung PV-Anlage für Eigenbedarf finde ich Ost-West Dächer sogar besser, da man auf den ganzen Tag verteilt kontinuierlicherer Stromerzeugung hat. Es gibt keine Spitzen in der Mittagszeit, dafür aber Früh und Abend bessere Ausbeutung. Bezüglich Stromleitung: man kann die Erträge optimieren wenn man SolarEdge Wechselrichter und Optimierer einsetzt. In dem Fall arbeiten nur die Module schlechter die wirklich vom Schatten getroffen sind.

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