Die Auswahl eines geeigneten Standorts für die Photovoltaikanlage
Bei der Planung einer Anlage ist auf die regionale und temporale Verteilung der solaren Einstrahlung zu achten. Die Energie und Zusammensetzung der Solarstrahlung unterliegt täglichen und jahreszeitlichen Schwankungen. Die Globalstrahlung in Deutschland beträgt im langjährigen Mittel 1.054 kWh/m² und Jahr (s. DWD). Die von der PV-Anlage zu erzielenden Jahreserträge und letztendlich die Wirtschaftlichkeit der Anlage hängen von der geographischen Lage und den örtlichen Gegebenheiten ab. Ertragsgutachten und Verschattungsanalysen schaffen einen Überblick über die zu erwartenden Erträge. Die durchschnittlichen Erträge liegen zwischen 950 kWh/kWp in Norddeutschland und 1.250 kWh/kWp in Süddeutschland.
Ertragsmindernde Faktoren:
- Bäume in unmittelbarer Nähe
- Abgase und Staub von Straßen-/Eisenbahnverkehr
- Verschmutzung der Module (Staub, Moos, Blätter…)
- Verschattung (Schornsteine, Antennen, Blitzableiter…)
Anforderungen an Freiflächen
Der Begriff Freiflächenanlage bezeichnet Anlagen, die nicht an oder in unmittelbarer Nähe von Gebäuden installiert sind. Auf freien Flächen können Photovoltaikanlagen, vergleichsweise kostengünstig, wartungsfreundlich und optimal ausgerichtet aufgestellt werden.
Allerdings wird die EEG-Einspeisevergütung nur bei Freiflächenanlagen ausgezahlt, welche auf bestimmten, im EEG festgelegten, Flächenkulissen errichtet wurden. Zu erwähnen wären etwa Konversionsflächen, Deponien oder Flächen innerhalb 110 m entlang von Bahnschienen bzw. Autobahnen. In Bayern, wie auch in einigen anderen Bundesländern, ist es weiterhin möglich im benachteiligten Gebiet auf Acker- und Grünlandflächen PV-Anlagen zu errichten, unter der Voraussetzung, dass diese erfolgreich an Ausschreibungen teilgenommen haben. Naturschutz-, Landschaftsschutz-, FFH- und Vogelschutzgebiete sowie Naturparks, Biosphärenreservate und Nationalparks stellen üblicherweise Ausschlussgebiete dar. Da Freiflächenanlagen eine siedlungsähnliche Nutzung der Landschaft sind, müssen in aller Regel Baugenehmigungen eingeholt werden
Der Großteil der Freiflächenanlagen ist fest aufgeständert, während andere ein- bzw. zweiachsig nachgeführt werden.Die Montage erfolgt auf sogenannten Modultischen, die durch Stützposten gehalten werden, ca. 1,5 m über dem Boden. Diese können lose oder mit Bodenfundamenten in den Boden gerammt werden. Die hohe Anbringung wird gewählt, um herabgleitendem Schnee die Möglichkeit zu geben, sich unterhalb des Tisches zu schichten, ohne tiefliegende Module zu beschädigen. Außerdem können dadurch die Mähintervalle auf Brachflächen verlängert werden.
Anforderungen an Gebäude und Dächer
Für die Installation von Gebäudeanlagen kommen hauptsächlich folgende Montageformen in Betracht:
- Schrägdach (Aufdachmontage, Aufständerung oder Dachintegration)
- Flachdach (Aufständerung oder Dachintegration)
- Fassadenintegration
- Sonnenschutzelemente/ Vordächer
- Schallschutzwände
Als Aufdachmontage bezeichnet man die dachparallele Montage auf einem Schrägdach mittels einer Unterkonstruktion aus Aluminium oder Stahl oberhalb der Dachziegel. Die Unterkonstruktion wird häufig mit Dachhaken an den Dachsparren montiert. Hierbei handelt es sich um die am häufigsten installierte Anlagenform. Es sind Statik (Tragfähigkeit), Verschattung, Brand- und Blitzschutz sowie Denkmalschutzbestimmungen zu beachten. Ebenso sollten bei der Planung der Unterkonstruktion die auftretenden Schnee- und Windlasten berücksichtigt werden.
Bei der Dachintegration werden die Module anstelle der Dachziegel eingesetzt und dienen gleichzeitig der Dachabdichtung. Diese Montageform kann sowohl auf einem Schräg-, als auch auf einem Flachdach angewendet werden. Die Fassadenintegration von Solarmodulen ist vor allem an Büro- und Industriegebäuden zu finden, im Privatbereich eher als Verglasungen von Wintergärten. Die Kombination von Photovoltaik und Schallschutz wird immer mehr entlang von Verkehrswegen eingesetzt.
Ertrag in Abhängigkeit der Ausrichtung und des Aufstellwinkels
Am intensivsten ist die Sonneneinstrahlung während der Mittagszeit. Somit ist eine Kollektorausrichtung nach Süden für einen maximalen Stromertrag ideal, jedoch nicht zwingend erforderlich. Die optimale Neigung beträgt 30 – 45 °. Weicht die Aufstellung davon ab, reduziert sich der jährliche Ertrag. Zur Deckung des Eigenverbrauchs hingegen bieten sich auch Ost-/Westausrichtungen an. Folgende Abbildung stellt den Ertrag in Prozent in Abhängigkeit der Position der Module am Gebäude dar.
Vor der Entscheidung für eine Photovoltaikanlage ist eine ausführliche Beratung vor Ort sinnvoll. Dabei sollte entschieden werden, welcher Anlagentyp ideal zu den Standortbedingungen und Nutzungsverhalten passt. Dachparallele PV-Dachanlagen sind außer in denkmalgeschützten oder ensemblegeschützten Gebäuden genehmigungsfrei.
Außer von der solaren Einstrahlung, der Dachausrichtung und der Neigung der Module hängt der Stromertrag maßgeblich von deren Alterung (Leistungsminderung), Verschattung, Verschmutzung und Temperatur ab. Des Weiteren sind die verwendeten Kabelquerschnitte und der Wirkungsgrad des Wechselrichters entscheidend.