Wirtschaftlichkeitsrechner

Baden-Württemberg hat ein großes Potenzial für Solarenergie. Es gibt viele ungenutzte Dachflächen, auf denen der Aufbau einer Solaranlage sinnvoll und wirtschaftlich ist. Gerade im Wandel der Zeit, in dem mehr Strom benötigt wird, da man z. B. über die Anschaffung eines E-Autos oder einer Wärmepumpe nachdenkt, können Solaranlagen mit oder ohne Batteriespeicher ein echter eigener wirtschaftlicher Vorteil sein. Der Wirtschaftlichkeitsrechner will hier den Nutzerinnen und Nutzern eine erste Abschätzung ermöglichen, ob und wie und auf welcher Dachfläche eine Solaranlage besonders sinnvoll sein kann. Hierbei werden Größenordnungen ermittelt. Die tatsächliche Berechnung durch eine Solarteurin, einen Solarteur kann davon gegebenenfalls abweichen.

Für den Wirtschaftlichkeitsrechner müssen zahlreiche Annahmen getroffen werden. Einige davon können im Wirtschaftlichkeitsrechner von der Nutzerin bzw. dem Nutzer angepasst werden. Im Folgenden werden die Berechnungsgrößen, die im Wirtschaftlichkeitsrechner für Aufdach-Photovoltaikanlagen und Aufdach-Solarthermieanlagen verwendet wurden, beschrieben.

Berechnungsgrößen auf Dach-Photovoltaikanlagen

Größe der Dachfläche

Größe der abgefragten Dachseite in Quadratmeter. Angegeben ist hier die tatsächliche 3D-Fläche der Dachseite.

Zur Installation der PV-Anlage geeignete Dachfläche (PV Area)

Dachfläche in Quadratmetern, die auf der abgefragten Dachseite für die Installation einer Photovoltaikanlage geeignet ist. Zur Ermittlung dieser Flächengröße werden Störelemente wie Ausbauten oder Schornsteine etc., die bei der Laserscannermessung erfasst wurden, von der errechneten Gesamtgröße der Dachfläche abgezogen. Verwendeter Modultyp: Im Wirtschaftlichkeitsrechner wird mit kristallinen Modulen mit einer Leistung von 320 Wp als Default- Einstellung gerechnet. Es ist möglich die Leistung der Module im Wirtschaftlichkeitsrechner manuell anzupassen. Die Maße des verwendeten Moduls sind 1,64 m * 1,00 m (Modulfläche netto: 1,64 m²). Es ist möglich die Module horizontal und vertikal zu verlegen (default = vertikal). Eine Modulempfehlung wird im Solarkataster nicht gegeben.

Kosten der Photovoltaikanlage (Stand 2021)

Zur Kalkulation der Kosten der im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsberechnungen geplanten Photovoltaikanlage wurde auf ein Netzwerk von Solarteuren zurückgegriffen, die für Anlagen in den nachstehend gelisteten Größenordnungen Preise bilden (mit und ohne Batteriespeicher). Hinsichtlich der Qualität der verwendeten Komponenten wird von qualitativ hochwertigen Komponenten ausgegangen. Aus dem Mittelwert dieser Preise wurden die Kosten für die jeweilige Photovoltaikanlage abgeleitet. Die angenommenen Kosten werden, wenn nötig, mindestens jedoch einmal jährlich, aktualisiert. Der Kaufpreis einer Photovoltaikanlage pro kWp wird in der Praxis geringer je größer die Anlage ist. Dieser Zusammenhang ist im Solarkataster über ein degressives Preismodell hinterlegt. Die angegebenen Nettopreise verstehen sich als Komplettpreise inklusive Material, Montage sowie den Kosten für die Einrüstung und die Elektroinstallation.

Angenommene Kosten für Photovoltaikanlagen:

Leistung in kWp Preis/kWp (netto)
bis 3,5 1.530,00 €
bis 5 1.440,00 €
bis 7,5 1.260,00 €
bis 9 1.170,00 €
bis 20 1.080,00 €
bis 30 990,00 €
bis 50 900,00 €
bis 100 855,00 €

 

Zusätzlich angenommene Kosten für Batteriespeichersysteme (Stand 2021):

Lithium-Ionen:
Basispreis Lithium-Ionen-Speicher: 2.385 €/kWh (netto)
Kosten je installierter Kilowattstunde Lithium-Ionen-Speicher: 738 €/kWh (netto)
Angewendete Formel:
Kosten Lithium-Ionen-Speicher = Basispreis + (Speichergröße in kWh * Kosten je kWh)

Blei-Gel Speicher:
pauschal 810,00 €/kWh (netto)

Laufende Kosten

Die Betriebskosten einer Photovoltaikanlage werden pauschal mit 1% der Anschaffungskosten pro Jahr angenommen. Darin enthalten sind Kosten für Versicherung und Betrieb (z. B. Reparaturen) der Photovoltaikanlage. Kosten für Abbau und Entsorgung sind in dieser Pauschale nicht enthalten, da davon ausgegangen werden kann, dass die tatsächliche Laufzeit einer Photovoltaikanlage die im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsberechnung betrachteten 20 Jahre übersteigt. Die in dieser Zeit generierten Einnahmen, werden somit die Kosten für den Rückbau der Anlage überschreiten. Wurde für die fragliche Anlage ein Batteriespeicher konfiguriert, erhöhen sich die laufenden Kosten wie folgt:
Speicherfaktor Lithium-Ionen Akkus: 2
Speicherfaktor Blei-Gel Akkus: 0,6
Angewendete Formel: Laufende Kosten mit Speicher = (Laufende Kosten ohne Speicher + (Speicherfaktor * Speicherkosten)) / Gesamtkosten

Die auf diese Weise berechneten laufenden Kosten für den Batteriespeicher dienen als Rücklage für den innerhalb der Laufzeit der Photovoltaikanlage notwendigen Austausch von Batterien sowie für gegebenenfalls notwendige Reparaturen am Speichersystem.

Einnahmen durch Eigenverbrauch

Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsberechnung wird über eine Nutzereingabe zum Stromverbrauch in Kilowattstunden pro Jahr sowie unter Zuhilfenahme des je Gebäudenutzungsklasse (z. B. Landwirtschaft, Privathaushalt, Friseur) hinterlegten Standardlastprofils und der im Jahresverlauf erzeugten Strommenge der selbst verbrauchte PV-Strom eines Haushaltes (Eigenverbrauch) berechnet. Der Nutzer des Wirtschaftlichkeitsrechners kann die Genauigkeit dieser Berechnung weiter erhöhen, indem er das hinterlegte Standardlastprofil dynamisch an die eigenen Bedürfnisse anpasst (z. B. hoher Verbrauch in den Morgen- und Abendstunden) und zusätzliche Verbraucher wie e-Autos, e-Bikes und Wärmepumpen hinzufügt.

Allgemeiner Stromverbrauch:

Die zur Berechnung des allgemeinen Stromverbrauches verwendeten Standardlastprofile werden vom Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V. (BDEW) erhoben. Die vom BDEW berechneten Standardlastprofile sind im Wirtschaftlichkeitsrechner des Solarkatasters hinterlegt und umfassen die folgenden Gebäudenutzungsklassen:

Profiltyp Gebäudenutzungsklasse Erläuterung
G0 Gewerbe allgemein Gewogener Mittelwert der Profile G1 - G6
G1 Gewerbe werktags 8 - 18 Uhr und Verwaltung z. B. Büros, Arztpraxen, Werkstätten, Verwaltungseinrichtgen
G2 Gewerbe überweigender Verbrauch in den Abendstunden z. B. Sportvereine, Fitnessstudios, Abendgaststätten
G3 Gewerbe durchlaufend z. B. Kühlhäuser, Pumpen, Kläranlagen
G4 Laden/Friseur  
G5 Bäckerei mit Backstube  
G6 Gewerbe mit Wochenendbetrieb (Schwerpunkt) z. B. Kinos
L0 Landwirtschaftsbetriebe allgemein Gewogener Mittlewert der im Solarkataster nicht verwendeten Profile L1 und L2

 

Die Auswahl des verwendeten Standardlastprofils erfolgt in Abhängigkeit von der nutzerseitig getroffenen Auswahl bei der Abfrage "Art des Haushaltes" im Wirtschaftlichkeitsrechner.

Wärmepumpe:

Sofern die Nutzerin/der Nutzer im Wirtschaftlichkeitsrechner zusätzlich eine Wärmepumpe konfiguriert, erhöht sich der Stromverbrauch. Um den Effekt der vom Nutzer gewählten Wärmepumpe auf den Stromverbrauch über das Jahr zu simulieren, dient das synthetische Lastprofil von Wärmepumpen als Grundlage. Das synthetische Lastprofil zeigt den standarisierten Verbrauch von Wärmepumpen für jeden Tag im Jahr in 15-Minuten-Intervallen. Um diese Werte auf ein spezifisches Gebäude zu konkretisieren, wird der von der Nutzerin/dem Nutzer im Wirtschaftlichkeitsrechner eingegebene Energiebedarf für Warmwasser und Heizung über das Jahr aufsummiert und durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) der konfigurierten Wärmepumpe geteilt. Aus dieser Berechnung ergibt sich der jährliche Stromverbrauch der Wärmepumpe. Im nächsten Schritt wird der somit ermittelte Gesamtverbrauch der Wärmepumpe mit Hilfe des synthetischen Lastprofils über das Jahr verteilt. Abschließend wird über die errechnete Ertragskurve der konfigurierten Photovoltaikanlage geprüft, welcher Teil des Strombedarfes der Wärmepumpe durch Solarenergie gedeckt werden kann und welcher nicht. Sofern ein Batteriespeichersystem konfiguriert wurde, wird dieses dabei berücksichtigt. Es ergibt sich der aus der Wärmepumpe resultierende Anteil am Eigenverbrauch des PV-Stroms.

Elektroautos und e-Bikes:

Über Eingabe der Parameter Fahrleistung, Batteriekapazität und Verbrauch im Wirtschaftlichkeitsrechner ist bekannt, wie viel Energie das Fahrzeug im Jahr verbraucht. Durch die Einstellung des Ladezeitraumes im Rechner ergibt sich der Zeitraum eines Tages in dem das Fahrzeug geladen wird. Zur Berechnung des Eigenverbrauches eines Elektroautos oder eines e-Bikes wird der Gesamtverbrauch des Fahrzeuges innerhalb des angegebenen Ladezeitraums gleichmäßig über das Jahr verteilt abgerufen und erhöht somit den Gesamtstromverbrauch. Abschließend wird mit Hilfe der errechneten Ertragskurve der konfigurierten Photovoltaikanlage geprüft, welcher Teil des Strombedarfes des Elektroautos oder des e-Bikes durch Solarenergie gedeckt werden kann und welcher nicht. Sofern ein Batteriespeichersystem konfiguriert wurde, wird dieses dabei berücksichtigt. Es ergibt sich der aus e-Mobilität resultierende Anteil am Eigenverbrauch des PV-Stroms.

Berechnung der Einnahmen aus Eigenverbrauch:

Durch die geschilderte Berechnung des Eigenverbrauches aus allgemeinem Stromverbrauch sowie gegebenenfalls aus e-Mobilität oder einer Wärmepumpe ergibt sich die Gesamtmenge des eigenverbrauchten Solarstroms im Jahr. Diese Strommenge wird mit dem vom Nutzer im Wirtschaftlichkeitsrechner eingegebenen Strompreis pro Kilowattstunde multipliziert (default = 29 Cent/ kWh). Das Ergebnis ist die Ersparnis durch Eigenverbrauch im Jahr.

Einnahmen durch EEG-Einspeisevergütung

Der Anteil des PV-Stroms, der nicht auf den Eigenverbrauch entfällt, wird in das Stromnetz eingespeist und mit der zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme einer PV-Anlage geltenden EEG-Einspeisevergütung vergütet. Zur Berechnung der Einnahmen aus EEG-Einspeisevergütung pro Jahr werden die jeweils aktuellen Einspeisevergütungssätze verwendet. Die geltenden Einspeisevergütungssätze werden im Solarkataster jeweils aktuell nachgepflegt.

Einnahmen durch Mieterstrom

Anwender des Solarkatasters können im Wirtschaftlichkeitsrechner Einnahmen aus Mieterstrom berechnen. Die Resultate der Berechnungen werden im Ergebnis entsprechend getrennt nach Mieter und Vermieter ausgewiesen. Der Vermieter kann den eigenverbrauchten Anteil des Solarstroms zu einem festgelegten Preis an seine Mieter verkaufen. Diesen auszuhandelnden Preis kann der Nutzer im Wirtschaftlichkeitsrechner hinterlegen (default: 23 Cent/kWh). Demzufolge erhält der Vermieter Einnahmen aus dem Verkauf des selbstverbrauchten Anteils des produzierten PV-Stroms an seine Mieter in Höhe von standardmäßig 23 Cent je selbstverbrauchter Kilowattstunde. Darüber hinaus erhält der Vermieter Einnahmen über den ins Stromnetz eingespeisten Anteil des produzierten PV-Stroms in Höhe der geltenden EEG-Einspeisevergütung. Beide Einnahmequellen werden addiert und im Ergebnis als "Einnahmen Vermieter" ausgewiesen. Der Mieter profitiert durch den günstigeren Einkaufspreis, den er für seinen Storm bezahlt. Zur Berechnung der Ersparnis wird der ausgehandelte Mieterstrompreis (default: 23 Cent/kWh) für den errechneten Anteil des eigenverbrauchten Stroms vom angegebenen Einkaufspreis Strom abgezogen (default: 29 Cent/kWh). Die so errechnete Ersparnis wird im Ergebnis als "Ersparnis Mieter" ausgewiesen.

Steigerung der Stromkosten

Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage wird für die kommenden 20 Jahre errechnet. In diesem Zeitraum ist mit steigenden Strompreisen zu rechnen. Im Wirtschaftlichkeitsrechner wird mit einer Steigerung der Strompreise von 6 Cent/kWh pro Jahr gerechnet. Da verlässliche Prognosen der künftigen Entwicklungen am Strommarkt nicht möglich sind, wird hier der Mittelwert aus verschiedenen konservativen Schätzwerten verwendet. Der angegebene Wert kann durch den Nutzer geändert werden.

Berechnung der im Solarkataster angegebenen Rendite

Die Rendite beschreibt das Verhältnis von Gewinn zu eingesetztem Kapital. Die angegebene Rendite entspricht dem internen Zinsfuß der geplanten Investition, damit diese mit anderen Anlageformen verglichen werden kann. Für weitere Details zur mathematischen Methodik der Berechnung verweisen wir auf Wikipedia.

Finanzierung der Photovoltaikanlage

Im Wirtschaftlichkeitsrechner können die Kosten für eine Finanzierung der geplanten Anlage berücksichtigt werden. Dabei kann der Anwender zwischen Annuitäten- und Ratendarlehen wählen. Die monatlichen Rückzahlungsbeträge (Raten) von Darlehen setzen sich aus einem Zins- und einem Tilgungsanteil zusammen. Ein Annuitätendarlehen ist ein Darlehen mit konstanten Raten. Damit jeder Rate ein Teil der Restschuld getilgt wird, verringert sich der Zinsanteil zugunsten des Tilgungsanteils. Bei einem Ratendarlehen wird eine gleichbleibende Tilgungsleistung vereinbart. Dazu kommen dann die jeweils auf die Restschuld berechneten Zinsen. So sinken die monatlichen Raten im Laufe der Darlehenslaufzeit. Darüber hinaus kann der Anwender eine Darlehenslaufzeit, den vereinbarten Zinssatz, tilgungsfreie Jahre sowie das möglicherweise eingebrachte Eigenkapital eintragen. Die Kosten für die Finanzierung der PV-Anlage (Zinsen + Tilgung) werden im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsberechnung über die Laufzeit des Kredites berücksichtigt, indem diese jährlich bis zur vollständigen Tilgung des Kredites von den Erlösen der PV-Anlage abgezogen werden. Dabei wird die Höhe der Tilgung so konfiguriert, dass der Kredit mit dem gegebenen Zinssatz im Rahmen der angegebenen Kreditlaufzeit vollständig getilgt werden kann. Die Höhe des standardmäßig eingestellten Zinssatzes wird, wenn nötig, jedoch mindestens einmal jährlich angepasst. Hier orientiert man sich an gängigen KFW-Krediten für Kunden mit durchschnittlicher Bonität.

Ausrichtung

Ausrichtung eines Daches in Grad (180° = Süd, 0°/360° = Nord, 270° = West, 90° = Ost).

Dachneigung

Neigung einer Dachseite in Grad.

Verschattung der Dachfläche

Dieser Wert gibt die Verschattung einer Dachseite in Prozent pro Jahr an. Der Wert zeigt an, wie viel Prozent der lokal einfallenden Einstrahlung im Jahresverlauf durch Verschattungseffekte verloren gehen. Die Verschattung spielt für Photovoltaikanlagen eine wichtige Rolle, da einzelne PV-Module zu Stromkreisläufen (Strings) zusammengeschaltet sind. Wird die Leistung eines Moduls in einem String durch Verschattung negativ beeinflusst, leidet der Ertrag des gesamten Stromkreislaufs. Um die Verschattung räumlich einzuordnen, dient der berechnete Verschattungslayer.

Wie soll Ihr Dach belegt werden?

Die Modulbelegung erfolgt automatisch durch Auswahl der drei angebotenen Optionen. Zusätzlich kann die Modulbelegung auch manuell angepasst werden. Anpassbar sind Ausrichtung, Anzahl und Position der Module.
1. Möglichst wirtschaftlich
Es wird die wirtschaftlichste Modulbelegung gewählt (höchstmögliche Rendite). Die installierbare Leistung ist dabei auf maximal 100 kWp begrenzt, da Anlagen mit einer Leistung von über 100 kWp den Bestimmungen für die Direktvermarktung von Solarstrom unterliegen.
2. Möglichst große Unabhängigkeit vom Strommarkt (Autarkie)
Die PV-Anlage wird um ein Speichersystem ergänzt und die installierte Modulleistung in kWp auf die Kapazität des Batteriespeichers hin optimiert. Ziel dieser Einstellung ist das Erreichen einer höchstmöglichen Autarkie unter effizientem Einsatz von finanziellen Mitteln. Die Auslegung des Speichers erfolgt daher wie im folgenden Abschnitt "Batteriespeichersysteme" geschildert.
3. Alle Dachflächen vollständig belegen
Alle geeigneten Dächer werden mit der maximal installierbaren Leistung in kWp belegt. Die installierbare Leistung ist nur durch die Größe der geeigneten Dachbereiche (PV-Fläche) begrenzt.

Leistung

Der Wert gibt die auf einer Dachseite installierte PV-Leistung in kWp an. Vereinfacht gesagt, gibt dieser Wert an wie viele Module auf der fraglichen Dachseite installiert werden können. Im Wirtschaftlichkeitsrechner des Solarkatasters ist es möglich verschiedene Belegungsvarianten auszuwählen, die die installierte Leistung beeinflussen. Die Leistung bestimmt sich über eine realitätsnahe Auslegung der Module auf der fraglichen Dachseite. Dabei werden die Einflussgrößen "Dachneigung", "zur Installation einer PV-Anlage geeignete Fläche" und "Größe des PV-Moduls" herangezogen. Die Mindestgröße einer Dachseite ergibt sich aus der Größe der verwendeten Module. Die fragliche Dachseite wird dann belegt, wenn mindestens ein Modul platziert werden kann. Aufständerungssysteme werden wie folgt berücksichtigt:

Dachtyp Neigung Aufständerung* Dachtypen
A über 10° nein
A unter 10° ja
B über 10° nein
B unter 10° ja
C über 10° ja
C unter 10° ja
* sofern eine Aufständerung der Module nötig wird, erfolgt diese im 20°-Winkel.
 

Batteriespeichersysteme

Im Solarkataster sind Lithium-Ionen- und Blei-Gel-Speichersysteme auswählbar (default = Lithium-Ionen-Speicher). Zur Berechnung der Speicherkapazität dient die folgende Formel:

Jahresverbrauch in kWh / 365 = Verbrauch in 24 h
Verbrauch in 24 h * 0,4 = Nächtlicher Strombedarf in kWh
Nächtlicher Strombedarf in kWh = Batteriekapazität in kWh
Für Lithium-Ionen-Speicher = Batteriekapazität in kWh / 0,9
Für Blei-Gel-Speicher = Batteriekapazität in kWh / 0,5
 
Abschließend wird auf halbe kWh gerundet, um die Batteriekapazität des jeweiligen Speichersystems final zu bestimmen. Sofern im Solarkataster ein Batteriespeichersystem konfiguriert ist, wird die installierte Modulleistung automatisch an den berechneten Speicher angepasst. Die zugrunde liegende Berechnung lautet:
 
Batteriekapazität in kWh * 1,3 = installierte Leistung in kWp
 

Batteriemanagement

Für das Batteriemanagement wird errechnet, innerhalb welcher Zeiträume im Jahr PV-Strom zur Ladung der Batterie zur Verfügung steht. Dies ist dann der Fall, wenn der produzierte PV-Strom abzüglich der im Haushalt zum fraglichen Zeitpunkt benötigten Strommenge ausreicht, um die Batterie zu laden - also wenn ein Überschuss nach Eigenverbrauch besteht. Eventuell zusätzlich konfigurierte Verbraucher, wie e-Autos oder Wärmepumpen, zählen zum Eigenverbrauch und werden somit bevorzugt versorgt. Besteht ein Überschuss nach Eigenverbrauch, wird die Batterie geladen bis die Ladung 100 % beträgt. Dabei wird die Batterie stets nur mit dem maximal möglichen Ladestrom geladen, da eine schnellere Ladung technisch nicht möglich ist, auch wenn zu einem gegebenen Zeitpunkt mehr PV-Strom zur Verfügung stehen würde. Der maximale Ladestrom wird wie folgt berechnet:
 

Stromspannung: 12 Volt
Kapazität der Batterie in Ah = ((Kapazität der Batterie in kWh * 1.000) * 4,0) / Stromspannung Maximaler Ladestrom = Kapazität der Batterie in Ah / 12 Volt

Der zum fraglichen Zeitraum nach Ladung der Batterie möglicherweise noch verbleibende PV-Strom wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Steht zu einem gegebenen Zeitpunkt nicht ausreichend PV-Strom zur Verfügung, um den Bedarf des Haushaltes zu decken, wird auf den Batteriespeicher zurückgegriffen. In diesem Fall wird die Batterie solange entladen bis kein Strom mehr verbraucht wird, wieder PV-Strom zur Verfügung steht oder das je Batterietyp festgelegte Mindestladelevel erreicht ist. Dies ist für Blei-Gel-Batterien auf 50 % und für Lithium-Ionen-Akkus auf 10 % Ladung festgelegt. Ist das Mindestladelevel erreicht und der Haushalt benötigt weiteren Strom, wird auf Netzstrom zurückgegriffen.

Globalstrahlung

Auf der Dachseite einfallende Globalstrahlung in kWh/m²/Jahr. Die zugrundeliegenden Einstrahlungsberechnungen erfolgen in minutengenauer Auflösung auf Basis von Globalstrahlungsdaten (Quelle: "Climate-SAF PVGIS Modell“ bereitgestellt durch das Joint Research Centre der Europäischen Kommission). Zusätzlich wird die "Linke turbidity" berücksichtigt ("Linke turbidity", bereitgestellt von der Groupe Observation Modelisation ParisTech & Decision Centre Energétique et Procédés). Der Linke turbidity Faktor beschreibt die Streu- und Absorptionsverluste in der Erdatmosphäre. Das Modell bildet die einfallende Globalstrahlung anteilig nach diffuser und direkter Einstrahlung getrennt ab.

Eigenverbrauch und Autarkie

Der Eigenverbrauchsanteil entspricht dem Anteil des erzeugten Solarstroms, der entweder direkt selbst verbraucht oder zur Ladung eines Batteriespeichers genutzt wird. Je höher der Eigenverbrauchsanteil ist, desto weniger Solarstrom wird ins Netz eingespeist. Der Autarkiegrad gibt das Verhältnis des eigenverbrauchten Solarstroms zum gesamten Stromverbrauch an. Dabei setzt sich der eigenverbrauchte Solarstrom aus dem Direktverbrauch des erzeugten Solarstroms und gegebenenfalls der Entladung des Batteriespeichers zusammen. Je höher der Autarkiegrad ist, desto weniger Strom wird aus dem Netz bezogen.

Eigenverbrauchsanteil in % = eigenverbrauchter Solarstrom / erzeugter Solarstrom
Autarkiegrad in % = eigenverbrauchter Solarstrom / Gesamtstromverbrauch

Ertrag pro kWp

Bei diesem Wert handelt es sich um den erzielbaren Ertrag in kWh/Jahr pro installiertem kWp Leistung. Um diesen Wert zu ermitteln, wird die auf die entsprechende Dachseite einfallende Globalstrahlung in kWh/m²/Jahr mit der zur Installation eines kWp benötigten Fläche in m² multipliziert. Von diesem Wert werden anschließend der Modulwirkungsgrad, die Wechselrichter- und die Leitungsverluste abgezogen, um die effektive Systemleistung der PV-Anlage zu erhalten.

Systemwirkungsgrad: 14,65 %
Performance Ratio: 82,50 %
Fläche eines Moduls (inkl. Randabständen): 1,73 m²

Angewendete Formel:
Ertrag pro kWp = (Einfallende Einstrahlung * PV Area * Systemwirkungsgrad * Performance Ratio) / installierte Leistung in kWp

Ertrag der gesamten PV-Anlage

Dieser Wert gibt den Ertrag der gesamten Photovoltaikanlage in kWh/Jahr an. Zur Ermittlung dieses Wertes wird die installierte Leistung in kWp mit dem Ertrag in kWh/kWp/Jahr multipliziert.

Ertrag gesamt = Einfallende Einstrahlung * PV Area * Systemwirkungsgrad * Performance Ratio

Degradation der PV-Anlage

Photovoltaikanlagen produzieren von Jahr zu Jahr geringere Erträge. Um diese Degradation im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigen zu können, wird mit einer Ertragsminderung von 0,25 %/Jahr gerechnet.

CO2 -Ersparnis

Dieser Wert gibt an, wie viel CO2 durch die Installation der konfigurierten PV-Anlage eingespart wird. Aktuelle Hochrechnungen gehen von 0,58 Kilogramm CO2 -Ersparnis je produzierter Kilowattstunde PV-Strom aus. Die verwendete Ersparnis basiert auf den Ergebnissen der Studie "Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2016", Umweltbundesamt 2017. Der verwendeten Wert wird mindestens einmal jährlich geprüft und angepasst, sofern dies notwendig erscheint.

CO2 -Bindung von Bäumen

Auf der Ergebnisseite des Wirtschaftlichkeitsrechners wird die errechnete CO2 -Ersparnis mit der durchschnittlichen CO2 -Bindung von Bäumen verglichen. Ziel der Angabe ist es einen greifbareren Vergleichswert zur Orientierung zu erhalten. Da unterschiedliche Baumarten in verschiedenen Entwicklungsstadien unterschiedlich viel CO2 binden, wird pauschal mit einem eher konservativen Wert von 10 kg CO2 pro Jahr gerechnet. Um an dieser Stelle einen Kontext zu geben, bindet z. B. eine ausgewachsene Buche laut co2online.de etwa 12,5 kg CO2 pro Jahr.

 

Berechnungsgrößen auf Dach-Solarthermieanlagen

Konfiguration der Anlage

Es ist möglich eine Anlage zur Warmwasserproduktion oder zur Warmwasserproduktion und Heizungsunterstützung zu planen. Sofern eine Heizungsunterstützung gewünscht ist, wird über die Faktoren "Gebäudetyp" (z. B. Energiesparhaus), "Wohnfläche", "bisherige Technologie" (z. B. Erdgas) und "Anzahl der Bewohner" der Energiebedarf für die Heizung berechnet. Sofern nur Warmwasserproduktion gewünscht wird, entfallen die Angaben zum Gebäudetyp.

Energiebedarf pro Jahr

Der gesamte Energiebedarf eines Haushaltes ergibt sich aus dem Heizbedarf und dem Warmwasserbedarf pro Jahr. Zur Berechnung des Heizbedarfes wird zunächst der Wärmebedarf pro m² ermittelt. Dieser richtet sich nach dem ausgewählten Haustyp und den folgenden Werten:

Haustyp Heizbedarf/m²/a
Altbau vor 1975 200 W/m²
Altbau nach 1975 140 W/m²
Neubau ab 1990 100 W/m²
Energiesparhaus 70 W/m²

 

Heizbedarf in kWh:
Heizbedarf = Wärmebedarf/m² * Wohnfläche in m²

Warmwasserbedarf in kWh:
Ausgegangen wird von einem Warmwasserbedarf je Person von 635 kWh/a. Der jährliche Warmwasserbedarf des Haushaltes ergibt sich aus:
Warmwasserbedarf/Jahr = 635 * Anzahl der Personen

Sofern eine Brauchwassertemperatur eingestellt wird, die von 50° abweicht, werden auf den Warmwasserbedarf/Jahr 50 kWh je Grad Abweichung addiert bzw. abgezogen.

Kollektortechnologie

Es ist möglich zwischen Vakuumröhrenkollektoren und Flachkollektoren zu wählen. Von dieser Wahl abhängig ist der Wirkungsgrad des Systems und die Größe der Kollektorfläche. Systemwirkungsgrad Vakuumröhrenkollektoren: 39,5 %
Systemwirkungsgrad Flachkollektoren: 28,52 %

Größe der Kollektorfläche

Die Größe der installierten Kollektorfläche ist abhängig vom jährlichen Energiebedarf und dem angestrebten solaren Deckungsgrad. Es wird die folgende Formel verwendet:
Kollektorfläche = (Energiebedarf/Jahr * angestrebter solarer Deckungsgrad in %) / (Einstrahlung kWh/m²/a * Systemwirkungsgrad in %)

Gewünschte Brauchwassertemperatur

Die Höchsttemperatur für Brauchwasser im privaten Gebrauch liegt etwa bei 55°C. Im Solarkataster ist eine gewünschte Brauchwassertemperatur von 50° C voreingestellt und kann manuell angepasst werden. Die Höhe der gewünschten Brauchwassertemperatur hat Einfluss auf den Energiebedarf und damit auch auf die Konfiguration der solarthermischen Anlage. Bisherige Heiztechnologie: Sofern eine Heizungsunterstützung gewünscht ist, stehen dem Anwender verschiedene Heiztechnologien zur Auswahl zur Verfügung.

Technologie voreingestellte Kosten*
Erdgas 7 ct/kWh
Flüssiggas 12 ct/kWh
Heizöl 6 ct/kWh
Strom 17 ct/kWh
Holzpellets 4 ct/kWh

* die voreingestellten Kosten sind durch den Nutzer anpassbar.

Solarer Deckungsgrad

Der Solare Deckungsgrad ist der Anteil der Energiemenge, die durch Solarenergie bereitgestellt wird. Im Solarkataster wird ein solarer Deckungsgrad von 65 % angestrebt.

Speichergröße Warmwassertank

Die Größe des Warmwassertanks berechnet sich nach der folgenden Formel:
Größe Wassertank = min(550, Anzahl Personen * 50) + min(1.500, Kollektorfläche * 40)

Energieeinsparung

Die mit der solarthermischen Anlage mögliche Energieeinsparung pro Jahr wird durch die folgende Formel ermittelt:
Energieeinsparung = (Einstrahlung/m²/Jahr * Systemwirkungsgrad in %) * Kollektorfläche

Weiterlesen im Kapitel "Unschärfen und mögliche Fehlerquellen"