Die Solarenergie bietet neben der Windenergie die größten Ausbaumöglichkeiten. Damit ist der Ausbau der Photovoltaik ein wichtiger Bestandteil der Energiewende in Baden-Württemberg. Die Nutzung der Solarenergie durch Photovoltaikanlagen auf Gebäudedächern und an Fassaden hat in den letzten Jahren stark zugenommen.
Erfahren Sie hier mehr zu den verwendeten Daten, den getroffenen Annahmen und den angewandten Berechnungsmethoden zu Bestand und Potenzialen von Photovoltaik auf Gebäuden.
Die potenzielle Stromleistung durch Photovoltaikanlagen auf Dachflächen (Solardachkataster) wird in einem einheitlichen Verfahren für Baden-Württemberg ermittelt und im Folgenden beschrieben.
Das Solardachkataster ist die räumliche Darstellung eines auf Geodaten basierenden Analyseverfahrens, mit dem es möglich ist, solare Potenziale von Gebäudedächern großflächig zu erfassen. Dabei wurden Dachfläche, Ausrichtung, Neigung, Globalstrahlung und Abschattungseffekte berücksichtigt und ein Wirtschaftlichkeitsrechner implementiert.
Die Ergebnisse des Solardachkatasters entstammen einer vollautomatisierten Berechnung, die auf flugzeuggestützt erhobenen 3D-Punktwolken basiert. Die dargestellten Ergebnisse sind daher als Näherungswerte zu verstehen. Die errechneten Werte können von der letztlich installierten Photovoltaikanlage abweichen. Auch die Eindeckung und Statik eines Daches können die Installation von Photovoltaikmodulen beeinflussen (beispielsweise im Hinblick auf Schnee- und Windlasten).
Das Solardachkataster ersetzt keine individuelle Betrachtung und Beratung vor Ort.
Im Einzelnen wurden für die Berechnung und Bereitstellung des Solardachkatasters Baden-Württemberg die folgenden Geodaten genutzt: Digitales Oberflächenmodell (DOM) aus Laserscaningdaten (ALS) und orientierenden, digitalen Luftbildern (Orthophotos DOP), amtliche Gebäudegrundrisse aus der automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) sowie Gebietsgrenzen.
Die Analyse basiert auf Daten einer flugzeuggestützten Befliegung mit einem Laserscanner (Airborne Laserscanning, ALS) aus den Jahren 2016 bis 2023. Ergebnis der Messungen ist eine Punktwolke, die alle Objekte auf der Erdoberfläche in dreidimensionaler Form erfasst. Die Messpunktdichte des eingesetzten Laserscanners beträgt mindestens 8 Messpunkte pro Quadratmeter (Pkt./m²). Die tatsächliche Qualität der Daten, denen die neuen Befliegungsdaten zugrunde liegen, können jeweils in der Objektinformation zur Kartendarstellung abgelesen werden.
Aus den Laserscannerdaten wird ein Digitales Oberflächenmodell (DOM) abgeleitet und zur Berechnung eingesetzt.
Die automatisierte Liegenschaftskarte (ALK) der Landesvermessung mit Stand 2012 bildet eine weitere Datengrundlage. Daraus werden die Geometrien von Gebäudegrundrissen sowie Adressdaten verwendet. Die Daten sind zum großen Teil durch vermessungstechnische Berechnungen entstanden und bieten damit bestmögliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die Liegenschaftsdaten werden jährlich von den Landes-, Kreis- und kommunalen Vermessungsbehörden aktualisiert.
Zur besseren Orientierung und Abbildung der realen örtlichen Gegebenheiten werden im Kartendienst des Energieatlas Digitale Orthophotos (DOP) als Hintergrund verwendet. Orthophotos sind entzerrte Luftbilder, die die Landschaft mit einer Bodenauflösung von 25 cm und einer Lagegenauigkeit von durchschnittlich ± 50 cm abbilden. Die Datenaktualität ist nicht homogen, ein Drittel der Landesfläche wird pro Jahr neu beflogen, Teilbereiche können bis zu 3 Jahre alt sein.
Ein Digitales Oberflächenmodell (DOM) bildet die Erdoberfläche mit allen darauf befindlichen Objekten wie Häuser, Bewuchs, Straßen etc. als dreidimensionale Punktwolke ab. Das DOM kann sowohl aus Laserscandaten als auch durch Bildkorrelation aus orientierten Luftbildern abgeleitet werden.
Beide Verfahren liefern schließlich ein 3D-Oberflächenmodell, das aus einer Menge von 3D-Messpunkten besteht (Stand der Technik: 1-30 Punkte pro m²). Jeder Messpunkt besitzt Informationen zu seiner Lage und Höhe (x-, y-, z-Koordinaten). Aus dem eingesetzten Oberflächenmodell werden zunächst alle Punkte, die auf Dachseiten entfallen, herausgefiltert. Um diese Information zu erhalten, wurde eine eigene Dachseitenerkennung entwickelt.
Am Ende weiterer Bearbeitungsschritte steht ein homogenisiertes Oberflächenmodell im Rasterformat.
Zur Detektion aller Dachteilflächen in Baden-Württemberg wurde das landesweite digitale Oberflächenmodell (DOM) zunächst auf Punkte gefiltert, die innerhalb der ALKIS-Gebäudegrundrisse liegen und somit Dachpunkte repräsentieren. Innerhalb dieser Dachpunkte erkennt ein vollautomatischer Algorithmus über einen sogenannten "best-fitting-planes"-Ansatz, welche Dachpunkte zu einer Dachseite gehören. Die so erkannten Dachseitenpunkte werden abschließend in Polygone umgewandelt und stehen für die Solarpotenzialberechnung bereit. Da die Dachseitenerkennung im 3D-Raum stattfindet, liegen auch die erkannten Dachseiten in dreidimensionaler Form vor und verfügen somit bereits zu diesem Zeitpunkt über die zur Solarpotenzialberechnung wichtigen Informationen Neigung, Ausrichtung und 3D-Größe. Daraus lässt sich die je Dachseite installierbare Leistung in Kilowatt Peak (kWp) bestimmen.
Auf Basis der ermittelten Dachseiten kann nun die Bewertung im Hinblick auf ihre Eignung zur Nutzung von Solarenergie erfolgen. Dazu sind die vier wesentlichen Standortfaktoren Ausrichtung, Dachneigung, Globalstrahlung und Verschattung zu beachten.
Innerhalb der Landesfläche von Baden-Württemberg ist der maximale Globalstrahlungswert in Abhängigkeit vom lokalen Klima unterschiedlich. Um dieser Tatsache Rechnung zu tragen, fließen maximale Einstrahlungswerte des Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) der Europäischen Union von 2007 - 2016 ein. Zusätzlich wird die "Linke turbidity" berücksichtigt.
Das Modell bildet die einfallende Globalstrahlung anteilig nach diffuser und direkter Einstrahlung getrennt ab. Im Ergebnis liegen damit lokal unterschiedliche Globalstrahlungswerte für die gesamte Landesfläche vor, die Werte von 1.325,58 Kilowattstunden pro Kilowatt Peak und Jahr (kWh/kWp/Jahr) bis 1.149,60 kWh/kWp/Jahr einnehmen. Der durchschnittliche landesweite Höchstwert liegt bei einer Einstrahlung 1.271,91 kWh/m²/Jahr.
Weitere Informationen finden Sie im Lexikoneintrag zu Globalstrahlung.
Um die auf eine konkrete Dachseite im Jahresverlauf einfallende Einstrahlung zu ermitteln, ist die lokale Verschattung zu berechnen. Dazu wird der Jahresgang der Sonne in minutengenauer Auflösung für jeden Messpunkt des Digitalen Oberflächenmodells simuliert. Dabei werden Verschattungen durch umstehende Vegetation, Bebauung, entfernte Berge oder sonstige Störelemente im Jahresverlauf erkannt und in einem eigenen Layer gespeichert. Als Ergebnis findet ein Einstrahlungsraster mit der Auflösung von 4 Pixeln/m² Eingang in das Solardachkataster.
Durch eine vielseitige Dachstruktur und den dadurch verursachten Schattenwurf kann oft nicht die gesamte Fläche eines Daches genutzt werden. Dadurch reduziert sich die Potenzialfläche, deren Nutzung wirtschaftlich sinnvoll wäre.
In die Berechnung der Wirtschaftlichkeit von Aufdach-Photovoltaikanlagen gehen die 1) Beschaffenheit des Dachs, 2) die verwendeten Modultypen und die Belegung, 3) Leistung, Ertrag und Verbrauch, 4) Batteriespeicher sowie 5) Kosten und Einnahmen ein.
Größe der abgefragten Dachseite in Quadratmetern. Angegeben ist hier die tatsächliche 3D-Fläche der Dachseite. Die Mindestgröße einer Dachfläche ergibt sich dabei aus der Größe der Module. Es muss mindestens ein Modul auf einer Teildachfläche platziert werden können. Auch Aufständerungen von Modulen werden hier berücksichtigt.
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.
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.
Im Wirtschaftlichkeitsrechner wird mit kristallinen Modulen mit einer Leistung von 440 Wp als Default-Einstellung gerechnet. Es ist möglich die Leistung der Module im Wirtschaftlichkeitsrechner manuell anzupassen. Die Maße des verwendeten Moduls sind 1,74 m * 1,12 m (Modulfläche netto: 1,95 m²). Es ist möglich die Module horizontal und vertikal zu verlegen (default = vertikal). Eine Modulempfehlung wird im Solarkataster nicht gegeben.
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.
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 in der nachfolgenden Tabelle dargestellt berücksichtigt. Sofern eine Aufständerung der Module nötig wird, erfolgt diese im 20°-Winkel.
| Dachtyp | Neigung | Aufständerung |
|---|---|---|
| A | über 10° | nein |
| A | unter 10° | ja |
| B | über 10° | nein |
| B | unter 10° | ja |
| C | über 10° | ja |
| C | unter 10° | ja |
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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.
Angewendete Formel:
Ertrag pro kWp = (Einfallende Einstrahlung * PV Area * Systemwirkungsgrad * Performance Ratio) / installierte Leistung in kWp
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.
Sofern die Nutzenden im Wirtschaftlichkeitsrechner zusätzlich eine Wärmepumpe konfiguriert haben, erhöht sich ihr Stromverbrauch. Um den Effekt der vom Nutzer gewählten Wärmepumpe auf den Stromverbrauch über das Jahr zu simulieren, dient ein synthetisches Lastprofil von Wärmepumpen als Grundlage (Quelle: Typtage Wärmepumpe). 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 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.
Über Eingabe der Parameter Fahrleistung, Batteriekapazität und Verbrauch im Wirtschaftlichkeitsrechner ist bekannt, wie viel Energie ein Elektro-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 von Elektrofahrzeugen (E-Auto oder E-Bike) 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.
Dieser Wert gibt an, wie viel Kohlendioxid (CO2)–Emissionen in Tonnen pro Jahr durch die Installation der konfigurierten PV-Anlage eingespart werden. Der verwendete Wert der CO2-Ersparnis je produzierter Kilowattstunde PV-Strom wird regelmäßig geprüft und angepasst (Quelle: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix, Umweltbundesamt).
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.
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
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.
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). Es 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.
| Leistung [kWp] | Nettopreis [€/kWp] |
|---|---|
| bis 3,5 | 1.530 |
| bis 5 | 1.440 |
| bis 7,5 | 1.260 |
| bis 9 | 1.170 |
| bis 20 | 1.080 |
| bis 30 | 990 |
| bis 50 | 900 |
| bis 100 | 855 |
Zusätzlich werden folgende Kosten für Batteriespeichersysteme angenommen (Stand 2021):
Lithium-Ionen-Batteriespeicher
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
Es werden pauschale Kosten von 810 €/kWh (netto) angesetzt.
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.
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 Elektrofahrzeuge (E-Autos, E-Bikes) und Wärmepumpen hinzufügt.
Hieraus ergibt sich die Gesamtmenge des eigenverbrauchten Solarstroms im Jahr. Diese Strommenge wird mit dem vom Nutzer im Wirtschaftlichkeitsrechner eingegebenen Strompreis pro Kilowattstunde multipliziert. Das Ergebnis ist die Ersparnis, also die Einnahmen durch Eigenverbrauch im Jahr.
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.
Anwender des Solardachkatasters können im Wirtschaftlichkeitsrechner Einnahmen aus Mieterstrom berechnen. 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. Demzufolge erhält der Vermieter Einnahmen aus dem Verkauf des selbstverbrauchten Anteils des produzierten PV-Stroms an seine Mieter. 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 Strom bezahlt. Zur Berechnung der Ersparnis wird der ausgehandelte Mieterstrompreis für den errechneten Anteil des eigenverbrauchten Stroms vom angegebenen Einkaufspreis Strom abgezogen. Die so errechnete Ersparnis wird im Ergebnis als "Ersparnis Mieter" ausgewiesen.
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 0,6 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.
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.
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.
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.
Der gesamte jährliche Energiebedarf eines Haushaltes ergibt sich aus dem Heizbedarf und dem Warmwasserbedarf pro Jahr. Zur Berechnung des Heizbedarfes wird zunächst der Wärmebedarf pro Quadratmeter (m²) ermittelt. Dieser richtet sich nach dem ausgewählten Haustyp und den folgenden Werten:
| Haustyp | Wärmebedarf [W/m2] |
|---|---|
| Altbau vor 1975 | 200 |
| Altbau nach 1975 | 140 |
| Neubau ab 1990 | 100 |
| Energiesparhaus | 70 |
Heizbedarf in Kilowattstunden (kWh) = Wärmebedarf in Watt pro Quadratmeter (W/m²) * Wohnfläche in Quadratmeter (m²) * Jahresstunden
Zur Berechnung des Warmwasserbedarfs wird von einem Bedarf je Person von 635 Kilowattstunden pro Jahr (kWh/a) ausgegangen. Der jährliche Warmwasserbedarf des Haushaltes ergibt sich dann aus der Anzahl der dort lebenden Personen: Warmwasserbedarf = 635 (kWh/a) * Anzahl der Personen. Sofern eine Brauchwassertemperatur eingestellt wird, die von 50° C abweicht, werden auf den Warmwasserbedarf 50 kWh je Grad Abweichung addiert bzw. abgezogen.
Sofern eine Heizungsunterstützung gewünscht ist, stehen im Wirtschaftlichkeitsrechner verschiedene Heiztechnologien zur Auswahl zur Verfügung: Erdgas, Flüssiggas, Heizöl, Holzpellets, Strom und Wärmepumpe (Jahresarbeitszahl JAZ von 3). Die dazugehörigen voreingestellten Kosten sind durch die Nutzenden anpassbar.
Die Höchsttemperatur für Brauchwasser im privaten Gebrauch liegt etwa bei 55 Grad Celsius (° C). Im Solardachkataster 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.
Die Größe der installierten Kollektorfläche ist abhängig vom jährlichen Energiebedarf und dem angestrebten solaren Deckungsgrad. Es wird die folgende Formel verwendet:
Kollektorfläche in Quadratmeter (m²) = Energiebedarf in Kilowattstunden pro Jahr (kWh/a) * angestrebter solarer Deckungsgrad in Prozent (%) / (Einstrahlung (kWh/m²/a) * Systemwirkungsgrad (%)
Der Wirtschaftlichkeitsrechner will den Nutzerinnen und Nutzern des Solardachkatasters eine erste Abschätzung ermöglichen, ob und wie und auf welcher Dachfläche eine Solaranlage besonders sinnvoll sein kann. Hierbei werden Größenordnungen ermittelt. Für den Wirtschaftlichkeitsrechner müssen zahlreiche Annahmen getroffen werden. Einige davon können zwar im Wirtschaftlichkeitsrechner individuell angepasst werden, die tatsächliche Berechnung durch eine Solarteurin, einen Solarteur kann davon jedoch gegebenenfalls abweichen.
Auf Basis des Marktstammdatenregisters der Bundesnetzagentur wird in regelmäßigen Abständen ermittelt, wieviele Photovoltaik-(PV)-Dachanlagen es in Baden-Württemberg gibt.
Die dargestellten Daten werden monatlich aus dem Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur bezogen und ausgewertet. Die Plausibilisierung und Auswertung der Daten wird im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg durch das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) durchgeführt.
Der Bestand wird für das volle Jahr, also zum 31.12. eines Jahres, und für das Halbjahr, also zum 30.6. eines Jahres, ermittelt. Allerdings wird die Auswertung jeweils erst ca. 3 Monate später durchgeführt, damit noch möglichst viele Meldungen neuer Anlagen erfasst werden können. Der jeweils aktuelle Datenstand ist im Dashboard ersichtlich und gibt den Zeitpunkt an, zu dem die Daten aus dem Marktstammdatenregister abgerufen wurden. Das Marktstammdatenregister ist auf die Meldung der Änderung oder Inbetriebnahme von PV-Anlagen durch Besitzer oder Projektierer angewiesen. Dabei kommt zu Verzögerungen zwischen der Inbetriebnahme von Anlagen und der Meldung im Markstammdatenregister.
Bei der Auswertung werden die Bruttoleistungen der PV-Anlagen zusammengefasst. Die Bruttoleistung ist die Leistung eines Solarpaneels, die direkt als Gleichstrom erzeugt wird. Zur Einspeisung in das Stromnetz erfolgt eine Umwandlung in Wechselstrom.
