Solardach-Potenzial für Frankfurt. Die Darstellung innerhalb der Web-Anwendung kann auf Bundes-Länder, Gemeinde und Gebäudeebene gewählt werden. Die gelbe Farbe bedeutet, dass das Solardach-Potenzial hoch ist.
Quelle: DLR

Dazu verarbeiteten die Forscher*innen aktuelle Luftbilder und Geobasisdaten mit Methoden des maschinellen Lernens. So konnten sie Solarstrompotenziale für den gesamten Gebäudebestand von rund 20 Millionen Gebäuden ermitteln. Die Ergebnisse für ganz Deutschland sind unter eosolar.dlr.de öffentlich zugänglich.

„Um wirksame Strategien und Instrumente für den Ausbau von Solaranlagen auf Dächern entwickeln und umsetzen zu können, benötigen Entscheidungsträger genaue Informationen über den aktuellen Bestand und das Ausbaupotenzial“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR. „Der DLR-Solaratlas zeigt, wie Erdbeobachtung erfolgreich für den Klimaschutz und den nachhaltigen Ausbau der Energiegewinnung eingesetzt werden kann.“

Das Angebot des DLR ist nicht das einzige seiner Art. Inzwischen gibt es von vielen Kommunen und auch Bundesländern Solarkataster, die frei zugänglich sind und auf denen die Wirtschaftlichkeit von möglichen PV-Anlagen berechnet werden kann. Diese berücksichtigen auch detaillierte Dachformen (z.B. Gauben, die eine PV-Installation behindern) und hinterlegen aktuelle Preise für Strombezug, PV-Technologie oder Installationskosten, die für die Wirtschaftlichkeitsberechnung der Anlagen herangezogen werden, allerdings weist das DLR-Tool einige Besonderheiten bei der Datenauswertung auf.

Mehrere Terabyte an Daten ausgewertet

Detailansicht der neuen Solarkarte des DLR. Die Analyse basiert nicht auf Gebäude, sondern auf Geländemodellen. Daher ist das KI-gestützte Verfahren auch für Regionen und Länder adaptierbar, bei denen keine Gebäudemodelle vorliegen. Gebäude werden daher nur in Klöztchenform abgebildet. Die Berechnung basiert unter anderem auf Luftbilddaten mit 20cm Auflösung.
Quelle: DLR/eosolar.dlr.de

Forschende des Earth Observation Centers (EOC) des DLR werteten mehrere Terabyte an Daten aus und kombinierten sie. Dazu gehören digitale, verzerrungsfreie Luftbilder mit einer Auflösung von 20 Zentimetern sowie hochaufgelöste Oberflächenmodelle mit einer Auflösung von einem Meter, die vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie zur Verfügung gestellt wurden. „Um das aktuelle Ausbaupotenzial für Solarenergie zu beschreiben, berechnen wir die mögliche elektrische Leistung anhand der Sonnenstunden, der Strahlungsintensität, der Ausrichtung der Dachflächen sowie der Verschattung durch benachbarte Gebäude oder Vegetation“, erklärt Dr. Annekatrin Metz-Marconcini, die das Projekt EO Solar leitet. „Darüber hinaus hat das DLR ein Verfahren entwickelt, das künstliche Intelligenz nutzt. Damit können wir aus hochaufgelösten Fernerkundungsdaten weltweit Dächer mit Solaranlagen identifizieren. In Deutschland haben wir das Marktstammdatenregister eingebunden. Die Datenbank enthält tagesaktuell alle registrierten Solaranlagen.

EO Solar verwendet keine Gebäudemodelle, sondern digitale Oberflächenmodelle des Geländes. Diese berücksichtigen automatisch die Verschattung durch Bäume und das umgebende Gelände. Das Verfahren lässt sich auch auf Länder ohne Gebäudemodelle ausweiten. Auch das Solarenergiepotenzial von Freiflächen kann berechnet und bei der Planung berücksichtigt werden.

Im Gegensatz zu bestehenden Solarkatastern von Bundesländern, Landkreisen oder Kommunen, die sich in ihrem Informationsgehalt oft unterscheiden, bildet der DLR-Solaratlas das gesamte Bundesgebiet aktuell und systematisch ab. Damit bietet er politischen Entscheidungsträgern und Planern eine Grundlage, um beispielsweise den Ausbau von Solaranlagen gezielt zu fördern.

www.dlr.de

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Viele Städte stellen im Internet ein Solarkataster bereit, auf dem Interessenten sehen können, ob sich Dächer von Wohn- oder Gewerbegebäuden für die Installation von Solaranlagen eignen. Dass ein solches Solarkataster auch gleichermaßen für Stadt und Stadtwerk interessant sein kann, zeigt das Beispiel von Kiel. Die Landeshauptstadt von Schleswig-Holstein hatte ein solches Fachkataster zwar bereits seit einigen Jahren online zur Verfügung gestellt, dieses zeigte für jedes Dach jedoch nur eine einfache Farbkodierung (Ampelsystem), ob das Dach prinzipiell geeignet ist oder nicht. Genaue Berechnungsmethoden fehlten.

Beim Solarkataster ist eine ausführliche Wirtschaftlichkeitsberechnung integriert, die auch Details wie die regionalen Marktpreise berücksichtigt.
Quelle: Geoplex GmbH

Detaillierte Berechnungen der Wirtschaftlichkeit
Dies genügte den aktuellen Ansprüchen jedoch nicht mehr, spätestens seit dem Jahr 2021, als die Stadt den Beschluss zur Solarstadt fasste. Hintergrund war die Motivation der Landeshauptstadt, eine proaktive Rolle bei der Dekarbonisierung einzunehmen. „Erneuerbare Energien sind der Schlüssel für eine erfolgreiche Energiewende. Dabei kommt der Nutzung von Solarenergie in der Landeshauptstadt Kiel eine besondere Bedeutung zu“, erklärt die Stadträtin für Stadtentwicklung, Bauen und Umwelt Doris Grondke.
Bei der alten Anwendung konnten Interessierte ihre Gebäudedächer zwar auswählen und eine erste Einschätzung für die PV-Eignung abrufen, weitere Details oder die Wirtschaftlichkeit einer geplanten Solaranlage konnten jedoch nicht berechnet werden. „Dabei können mit den heutigen Anwendungen solche detaillierten Analysen gemacht werden“, beschreibt Stefan Dietrich, Innovationsmanager bei den Stadtwerken Kiel AG (SWK) die Situation. Daher führten die Kieler eine umfangreiche Marktsondierung durch. „Wir haben uns letztlich für den Anbieter Geoplex entscheiden, weil bei dem Angebot rund um die PlexMap-Technologie die Auswertungen am meisten ausgereift waren. Zudem hat uns überzeugt, dass die Berechnungsparameter individuell eingegeben werden können“, so Dietrich. Dies ist gerade für die Wirtschaftlichkeit wichtig. Die Preise für die Technologie zum Beispiel sind regional unterschiedlich, was erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit hat. „Das lässt sich in PlexMap wunderbar individualisieren“, so Dietrich.
Bei der Webanwendung, die Anfang März 2023 online startete, können für die Solaranlage Amortisationszeit, finanzieller Gewinn nach 20 Jahren, Autarkiegrad oder der Eigennutzungsanteil des Solarstroms inkludiert berechnet werden. Optional können ein Stromspeicher, das Laden eines E-Autos oder eines E-Bikes, eine Wärmepumpe und die individuelle Stromnutzung im Tagesverlauf eingeplant werden. Ebenso geht der aktuelle Strompreis ein, dieser kann aber auch frei eingestellt werden. Für den Fall, dass eine Anlage in einer denkmalgeschützten Zone geplant werden soll, gibt die Anwendung einen speziellen Hinweis. Dafür ist ein zusätzlicher Layer im Kataster integriert.
So können Interessenten mit nur ein paar Klicks kostenlos herausfinden, wann sich eine Anlage rechnet, wie sich zusätzliche Speicher auswirken oder was es ausmacht, wenn man noch ein Auto mit Elektroantrieb anschafft. Ebenso wurden in dem Solarkataster geeignete Freiflächen ausgewiesen, etwa an Bundesstraßen oder Autobahnen.

Kooperation von Stadt und Stadtwerken
Die Stadtwerke haben auch eine Kampagnenseite erstellt, auf der Interessent:innen anhand einer Checkliste herausfinden können, ob eine PV-Anlage in Frage kommt und mit welcher Ersparnis an Co2 und Kosten zu rechnen ist.

www.stadtwerke-kiel.de

www.solarkataster-kiel.de

www.geoplex.de

Solarbörse: Neue Funktion des Solarkatasters

In den letzten Jahren sind Solardachbörsen entstanden, auf denen Eigentümer ihre Dächer und potenziell geeigneten Solarflächen für die Pacht anbieten können. Umgekehrt können auch Gesuche für Verpachtungsflächen eingestellt werden. Bisher waren diese Börsen aber eigenständige Anwendungen, die an keine Solarkataster von Kommunen oder Ländern angebunden waren.
In der neuesten Version der Geoplex-Software können interessierte Verpächter:innen nun direkt das eigene Hausdach zur Pacht anbieten. Potenzielle Pächter:innen können das Dach dann unter der Rubrik „Dächer pachten“ finden oder auch Gesuche einstellen. Daneben gibt es Möglichkeiten zur direkten Kontaktaufnahme.
Geoplex hat die neue Solarbörse gemeinsam mit der Stadt Halle (Saale) entwickelt und im November 2022 für den Vertrieb freigegeben. Inzwischen ist die Solarbörse bei mehreren Auftraggebern in Betrieb, etwa auch bei Stadt und Landkreis Bamberg oder dem Landkreis Ahrweiler.

Neu bei Geoplex ist die Funktionalität zur Solarbärse, die in die Hauptanwendung integriert ist. Dabei können Dächer zur Pacht angeboten und gesucht werden.
Quelle: Geoplex GmbH

Mit dem Wirtschaftlichkeitsrechner können sogleich detaillierte Untersuchungen gemacht werden. „Die Funktion ist auch für Kommunen interessant, die Dächer ihrer eigenen Liegenschaften verpachten wollen“, sagt Frederik Hilling. Die Börse ist im Sinne einer erweiterten Funktionalität direkt in das Geoplex-Solarkataster integriert, so dass es schnell, einfach und intuitiv genutzt werden kann. Interessierte Verpächter:innen können direkt über das Abfragefenster des Solarkatasters das eigene Hausdach zur Pacht anbieten. Die Objekte erscheinen dann in der Rubrik „Solarbörse“ in einem speziellen Informationsbereich der Anwendung. Es gibt auch eine Rubrik „Gesuche“, bei dem Interessierte die gewünschten Parameter einstellen können.

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Was kostet eine Solaranlage? Wie hoch wird die Einspeisung sein? Lohnt sich ein Speicher? Solarrechner gibt es viele am Markt. Aber eine Anlage konkret auf dem virtuellen Dach des eigenen Hauses (oder eines anderen Gebäudes) zu planen, auf Basis eines genauen Digitalen Zwillings des jeweiligen Gebäudes, und dabei die geeigneten Module virtuell zu platzieren, diese Funktion ist bisher noch kaum im Markt verbreitet. Nun hat das Unternehmen GeoFly GmbH aus Magdeburg eine solche Funktion neu im Angebot. Sie kann in dem von der Firma entwickelten, internetbasierten Viewer OBVIEWSLY durchgeführt werden. Voraussetzung ist, dass Schrägluftbilder des Objektes oder ein sogenanntes 3D-Mesh vorliegen.

Platzierung von Solarmodulen innerhalb eines 3D-Meshs einer Stadt. Die Neigung der Module wird automatisch von der Anwendung ausgerechnet.
Quelle: GeoFly GmbH

Ersatz für Vor-Ort-Besuch
GeoFly ist Spezialist für Luftbildbefliegungen beziehungsweise die Auswertung der Bild- und laserbasierten Geodaten und fertigt bereits seit mehr als 10 Jahren Solarpotenzialanalysen an. Bei dieser im Markt etablierten Anwendung wird auf Basis von 3D-Modellen (die auch per Luftbild generiert werden) ausgerechnet, welche Dachflächen sich für die Installation von Solaranlagen eignen. Dies geschieht per Massenberechnungsverfahren und bildet für Städte, Kommunen und Bundesländer eine Möglichkeit, die Bewohner zu motivieren, proaktiv an der Energiewende teilzunehmen. Im Laufe der Jahre hat GeoFly sein Angebot permanent weiterentwickelt. Zum einen kamen immer mehr Schrägluftaufnahmen hinzu, die mit modernen Sensoren produziert werden. Mit OBVIEWSLY brachte das Unternehmen vor rund 5 Jahren zum anderen einen webbasierten Viewer auf den Markt, mit dem die 3D-Modelle, Schrägluftbilder und 3D-Meshes per Internet visualisiert werden können.
Auf Basis dieser Anwendungen entwickelte das Unternehmen in den letzten Jahren viele Funktionen hinzu. „Mit den Funktionen kann man sehr gut geeignete Tools für spezifische Fragestellungen erstellen, so kam uns gemeinsam in Kundengesprächen die Idee, auch Solaranlagen auf das Dach zu planen“, berichtete Aicke Damrau, Geschäftsführer von GeoFly. Über das Thema Solarpotenzialkarten hatte das Unternehmen Erfahrungen in die Solarbranche gewonnen und erkannte dort eine Bedarfslücke. „Gerade für die Angebotslegung und Vorplanung von Solaranlagen gibt es meist keine Daten zu den Objekten oder die Installateure machen extra Vor-Ort-Besuche, gegebenenfalls sogar mit Drohnen, um direkte Aufnahmen zu machen“, beschreibt Damrau. Die Anwendung berücksichtigt bei jedem Dach die individuelle bauliche Gestalt und berechnet die Solarkapazität – abhängig vom Sonnenstand, der Jahreszeit und benachbarten verschattungsrelevanten Objekten oder Dachstrukturen.

Bei der Webanwendung kann automatisiert für jedes geplante Projekt ein Kurzexposé mit allen technischen und geometrischen Daten erstellt werden.
Quelle: GeoFly GmbH

Der neue Solarplaner nutzt dazu vermessungsgenaue Daten (sieh Kastentext). Vorrausetzung ist, dass das jeweilige Objekt innerhalb eines 3D-Meshes in einer Schrägluftansicht zugänglich ist ¬ was sich nach Erfahrungen von GeoFly immer stärker bei Kommunen etabliert.
Mit dem Modul des Online-GIS-Viewers kann jeder eine Solaranlage auf einem Dach planen. Haus- und Liegenschaftseigentümer genauso wie Solarinstallateure, Berater oder Planer. Besonderheit ist die Präzision der Planung, bei der spezifische Objekte direkt auf die Dächer „montiert“ werden. Aufgrund der Genauigkeit des 3D-Modells werden wichtige Details wie vorhandene Dachaufbauten, Nachbargebäude oder Vegetation berücksichtigt. Dies gilt auch für die Berechnung der Sonneneinstrahlung. Der jahrzeitliche Sonnenverlauf wird genauso exakt einbezogen wie die Abschattungen, die durch die umliegenden Objekte, vor allem Bäume, entstehen können. Für Städte und Kommunen, aber auch für Unternehmen der Solarbranche werden Lizenzierungsmodelle angeboten, durch die der Solarkonfigurator im eigenen Design und auf Wunsch mit eigener URL als Bürgerservice zur Verfügung gestellt wird.
Mit wenigen Klicks zum Exposé
Die Konfiguration einer möglichen Anlage startet mit der Auswahl der Solarpaneele. Diese werden dann an geeigneter Stelle auf dem Dach platziert, wobei die Anwendung den Neigungswinkel automatisch berechnet. Mehrere Elemente können auch zu einer Gruppe zusammengefasst werden.
Anschließend wird die Anlage in Sachen Ertrag, Wirtschaftlichkeit und Kosten automatisch ausgewertet, wobei an dieser Stelle die Abschattungen und Sonnenläufe eingehen. „So kann man bis auf Ebene einzelner Tage im Jahr sehr genaue Prognosen erstellen“, sagt Damrau.
Als Ergebnis erhalten Anwender ein Kurzexposé in Form eines PDF. Dort sind neben der räumlichen Darstellung auch die Auswertungen inklusive Flächen, Geometrien, Sonneneinstrahlung, Einstrahlungsenergie (auch für Solarthermie) aufgeführt. Ebenso können Anwender den Eigenverbrauch angeben, so dass auch eine detaillierte Wirtschaftlichkeitsrechnung entsteht. „Die Anwendung schlägt dem Nutzer gängige Kennzahlen vor, diese können aber je nach Projekt individuell eingegeben werden“, so Damrau.
www.geofly.eu
https://obviewsly.de

3D-Geodaten als Basis
Grundlagedaten des Solarkonfigurators sind aktuelle Geodaten in Form von Senkrecht- und Schräg-Luftbildern, aus denen 3D-Modelle erstellt werden. Dies ermöglicht neben der exakten 3D-Modellierung auch eine fotorealistische Abbildung von Gebäudefassaden. Solar-Planer haben also eine fotorealistische, bewegliche 3D-Ansicht als Grundlage. „Das ist eine sehr elegante Navigation, wie es sie für Solar-Planer so noch nie gegeben hat“, sagt Damrau. Die für die Anwendung notwendige Auflösung der Bilder liegt bei 10 Zentimeter Bodenauflösung, bei 5 Zentimeter bekomme man, so Damrau, optimale Ergebnisse in Form eines noch präziseren 3D-Meshes.

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Nutzer können im Solarkataster angeben, welchen Stromverbrauch sie zu den jeweiligen Tageszeiten haben. Dies verändert die Werte hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Autarkie stark. Bild: GEOPLEX GIS GmbH

Der Klimaschutz hat im Landkreis Osnabrück eine hohe Priorität. Schon im Jahr 2010 hatte der Landkreis als einer der ersten in Deutschland ein Solardachkataster aufgebaut. „Damals war das eine wichtige Pionierleistung. Das Solardachkataster hat aber heute noch eine unverändert hohe Bedeutung für die Erreichung unserer ambitionierten Klimaziele“, sagt Timo Kluttig vom Referat für strategische Planung in Osnabrück.

Das Thema Solarenergie hat sich in den letzten Jahren zudem auch erheblich verändert – und damit auch die Anforderungen an ein Solardachkataster. Lag der Fokus zu Beginn noch auf der Erhebung der notwendigen Basisdaten, wofür der Landkreis noch eine Laserscan-Befliegung beauftragen musste, werden diese Daten heute vom Land bereitgestellt. „Überhaupt können die Datengrundlagen für die Solarpotenzialanalyse getrost als vorausgesetzt eingestuft werden“, so der diplomierte Geograph.

Im Laufe der Jahre haben sich technische und regulatorische Rahmenbedingungen jedoch stark geändert. Egal ob Einspeisevergütung, Leistungsfähigkeit der Zellen oder das Aufkommen preisgünstigerer Stromspeichersysteme: Die Frage, ob und wann sich der Solar-Einsatz wirtschaftlich oder klimatechnisch lohnt, muss immer nach aktuellen Bedingungen berechnet werden.

Detaillierte Wirtschaftlichkeitsanalyse. Bild: GEOPLEX GIS GmbH

Der Landkreis Osnabrück setzt daher schon von Beginn an auf die Lösung PlexMap Solar von Geoplex. „In den letzten Jahren hat Geoplex immer mit den Entwicklungen Schritt gehalten und hat die Neuerungen sehr zeitnah in das System eingebaut“, betont Kluttig. Zumal sich auch die Motivationslage bei Anlagenbetreibern stetig ändern. „Heute sind neben der Wirtschaftlichkeit für Verbraucher vor allem die Themen Energieautarkie und CO2-Einsparung wichtig“, so Kluttig. Die fortlaufenden Weiterentwicklungen von PlexMap Solar beziehen sich nicht nur allgemein auf die Software, sondern speziell auf die Anpassung bezüglich der dynamischen Solarbranche. „Häufig kommen Anregungen direkt aus dem Kundenkreis“, berichtet Frederik Hilling, Geschäftsführer von Geoplex.

Neue Version 4.0 von PlexMap

Erst kürzlich hat Geoplex die Version 4.0 seiner Lösung PlexMap Solar veröffentlicht, die im Landkreis Osnabrück auch unmittelbar eingeführt wurde. Neu in der kürzlich eingeführten Version ist beispielsweise eine wesentlich detaillierte Festlegung des Stromverbrauches im jeweiligen Haushalt, da das Profil des Stromverbrauches einen enormen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage hat. „Geoplex hat das dahingehend sehr gut gelöst, dass es zum Beispiel viele Möglichkeiten gibt, das eigene Verbrauchsverhalten je nach Tageszeiten zu modellieren. Für andere, denen solche Analysen zu kompliziert sind, stehen typische Standardeinstellungen zur Verfügung“, sagt Kluttig. Gleiches gilt für die Elektromobilität, auch hier kann der Nutzer sehr genau bestimmen, welches Modell er fährt und wann er welchen Bedarf hinsichtlich dem E-Tanken hat. Auch Wärmepumpen werden im Rahmen der Analyse berücksichtigt.

Über eine Lastflussanalyse berechnen die PlexMap-basierte Anwendungen genau, wie der erzeugte Strom verbraucht wird beziehungsweise wie viel wieder ins Netz eingespeist wird. Hier drei Beispiele für Januar, Juni und November. Bild: GEOPLEX GIS GmbH

Eine weitere Neuerung ist die vollständig überarbeitete Ergebnisseite des Solarkatasters. Zusätzlich zur grafischen und tabellarischen Darstellung der Wirtschaftlichkeitsberechnung für die nächsten 20 Jahre wurden weitere Details integriert, etwa die Visualisierung der gewählten Modulbelegung oder ein sogenanntes Lastflussdiagramm. Dieses gibt detailliert Auskunft darüber, was mit dem erzeugten Solarstrom geschieht, ob er etwa im Eigenheim verbraucht, im eAuto gespeichert oder ins Verteilnetz eingespeist wird. Ferner informiert ein monatsgenaues Liniendiagramm darüber, ob der produzierte Solarstrom ganzjährig den eigenen Stromverbrauch abdecken kann. „Die einzelnen Elemente der Ergebnisseite sind als Kacheln angeordnet, was die individuelle Erweiterung des Systems mit eigenen Inhalten ermöglicht“, so Hilling.

Die Erfahrungen des Landkreises haben gezeigt, dass nicht nur private Haushalte das Solardachkataser nutzen, um Investitionen vorzubereiten, sondern auch professionelle Berater und Energiespezialisten, die oft vor Ort in den Haushalten sind und sich entsprechend vorbereiten. „Wir haben rückgemeldet bekommen, dass die berechneten Ergebnisse aus dem Solarkataster sehr genau mit den in der Praxis erhobenen Ist-Daten übereinstimmen“, so Kluttig.

Neues Design

Für die aktuelle Version von PlexMap hat sich Geoplex darüber hinaus sehr stark auf das Thema User Experience konzentriert. „Es macht jetzt einfach noch mehr Spaß, das Solarkataster zu bedienen – etwas, was wir bei Geoplex als sehr wichtigen Aspekt ansehen“, so Hilling. Aktuell erarbeitet Geoplex das landesweite Solarkataster für Baden-Württemberg. Ebenso in der Umsetzung sind unter anderem Projekte für das Biosphärenreservat Bliesgau, die Stadt Trier, den Landkreis Vechta sowie die österreichischen Stadt Linz.

www.geoplex.de

www.landkreis-osnabrueck.de

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Die GeoFly GmbH aus Magdeburg hat unter anderem die potenzielle Solarkapazität der Münchener Frauenkirche ermittelt. Foto: GeoFly GmbH

Erneuerbare Energien spielen in Zeiten des Klimawandels eine immer größere Rolle. Neben der Stromerzeugung aus Windkraft oder Biomasse ist auch die Sonnenenergie eine der führenden Energieträger in Deutschland. So erfreuen sich Photovoltaikanlagen und Solarthermie immer größerer Beliebtheit. Gerade in Hinblick auf Umweltschutz, Autarkie und Elektromobilität kann diese eigenproduzierte Solarenergie einen Beitrag leisten. Dabei ist zu beachten, dass jedes Dach und andere bauliche Anlagen eine eigene Solarkapazität in Abhängigkeit von Sonnenstand und Jahreszeit besitzen. Weiteren Einfluss auf die Solarkapazität haben Abschattungen durch Geländeeigenschaften und benachbarte Objekte. Mit dem Wissen über die Solarkapazität der Dachflächen lassen sich Voraussagen zu dem Energiegewinnungspotenzial aus Photovoltaik oder Solarthermie treffen.

Neben der neuen, interaktiven Solaranalyse auf der Basis des Online-Portals OBVIEWSLY bietet die GeoFly GmbH aus Magdeburg ihren Kunden zum Thema Solarpotential bereits seit dem Jahr 2008 einen Komplettservice von der Befliegung, über das Oberflächenmodell bis hin zum fertigen Solarpotential-Portal an. Als Grundlage für die Solaranalyse dient dabei ein Oberflächenmodell mit einer Bodenauflösung von mindesten 50 Zentimetern. Diese Daten lassen sich grundsätzlich aus zwei Verfahren ermitteln – dem Bildflug oder aus einem Laserscan.

Bildflug vs. 3D-Laserscan

Beim Bildflug besteht die Möglichkeit eine Befliegung mit hochauflösenden Luftbildern durchzuführen. Diese Bilder werden anschließend photogrammetrisch ausgewertet und ein dreidimensionales Objektmodell erstellt, das alle Höhen-, und Neigungswinkel enthält. Anhand dieses Modells ist es möglich die Solarkapazität eines jeden erfassten Objektes zu berechnen. Durch die in den Luftbildern enthaltenen Informationen können gleichzeitig bestehende Dachaufbauten und bereits vorhandene Anlagen erfasst und bei der Berechnung berücksichtigt werden.

Die zweite Möglichkeit zur Erstellung des Solarkatasters ist die Berechnung auf der Grundlage eines Airborne Laserscans. Dieser liefert ein dreidimensionales Objektmodell, das alle erforderlichen Informationen beinhaltet. Mit diesen Informationen kann ebenfalls die Solarkapazität von allen erfassten Objekten berechnet werden. Im Unterschied zum Bildflug gibt es allerdings keine zusätzlichen bildhaften Informationen, die einen Rückschluss auf bereits vorhandene Solaranlagen zulassen.

Klassifizierung der Solarkapazität

Mit diesen Technologien ermöglicht die GeoFly GmbH die Berechnung der Solarkapazität von Gebäuden, die automatische 3D-Erfassung der Dachflächen und die Klassifizierung der Solarkapazität auf Grundlage von Dachneigung, Dachausrichtung und Abschattung durch benachbarte Bauwerke sowie das Gelände. Alle Daten werden in übersichtlicher Visualisierung, unter Verwendung von Luftbildern und topographischen Karten, aufbereitet.

Einen völlig neuen Ansatz der Potentialanalyse einzelner Objekte bietet das Tool „Solarpotential“ im webbasierten Schrägbildviewer OBVIEWSLY der GeoFly GmbH. Dieses einfach zu bedienende Analysewerkzeug wird auf Dach- und Freiflächen im 3D-Modus angewendet und simuliert Lichteinfall und Verschattung direkt im dreidimensionalen Stadtmodell. Dabei kann die Analyse für den gesamten Jahresverlauf vorgenommen werden. Der Vorteil des Tools gegenüber dem klassischen Solarportal ist die variable Anwendung auf jede erdenkliche Freifläche. Dabei kann der Anwender die Planung einer neuen Solaranlage an einer beliebigen Stelle im Modell durchführen und ist nicht an bestehende Dachflächen gebunden, wie es üblicherweise in Solarkatastern der Fall ist.

Schritt für Schritt: Wie die Analyse funktioniert

Im ersten Schritt der Analyse im Solarpotential-Tool erfolgt die Freihanddefinition der zu bestimmenden Fläche direkt in der dreidimensionalen Ansicht. Ist die Fläche definiert, kann die Geometrie im Detail noch verfeinert werden. Im zweiten Schritt erfolgt die Verschattungsanalyse, die sowohl Nah- als auch Fernverschattungen berücksichtigt. Hier hat der Nutzer die Möglichkeit die Verschattung der Fläche im Jahresverlauf anzusehen. Dabei wird nicht nur der zu analysierende Monat definiert, auch die Verschattung im Tagesverlauf wird visualisiert. Im Anschluss kann bereits das Exposé erstellt werden. Dieses beinhaltet neben allgemeinen Angaben zur definierten Fläche, wie der Größe, Ausrichtung oder Neigung auch die mittlere jährliche Leistung in Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²).

Im Detail wird der Energieertrag von Photovoltaikanlagen und deren verschiedenen Zelltypen aufgelistet sowie der durchschnittliche Wirkungsgrad der jeweiligen Zelltypen dargestellt, ebenso der Wärmeertrag aus Solarthermieanlagen. Zusätzliche Diagramme veranschaulichen die Sonneneinstrahlung auf der gewählten Fläche im Jahres- und Tagesverlauf. Dabei berücksichtigt der tatsächliche direkte Bestrahlungsanteil auch die Verschattung durch umliegende Bebauung und Bepflanzung. Dieser Wert gibt dem Betrachter Auskunft darüber, wieviel Prozent der gewählten Fläche im Jahresverlauf zur Nutzung von Sonnenenergie geeignet ist.

Diesen Service bietet die GeoFly GmbH für jedes Bildfluggebiet an, für welches ein 3D-Mesh berechnet werden kann. 3D-Meshes werden gewöhnlich aus Schrägbildbefliegungen gewonnen, können aber auch aus Nadirbildflügen hergestellt werden, die für die Produktion von True-Orthophotos vorgesehen sind.

Wie OBVIEWSLY 4.0 funktioniert und welche Vorteile das Tool bietet, erfahren Sie im Video. (jr)

web.geofly.eu 

www.obviewsly.de

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Solarrechner in Thüringen:

Wann lohnt sich eine Solaranlage?

Um den Bürgern die Entscheidung bezüglich der Installation einer Photovoltaik- bzw. Solarthermieanlage auf dem eigenen Dach zu erleichtern, hat der Freistaat Thüringen den sogenannten Solarrechner aufgesetzt. Die Lösung stammt von der Firma Geoplex aus Osnabrück.

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Lizenzierung statt Verkauf

Was Deutschland von den Niederlanden lernen könnte

Die tetraeder.solar gmbh hat ein viel beachtetes, landesweites Solarkataster in den Niederlanden aufgebaut. Dabei fährt das Dortmunder Unternehmen eine Lizenzierungsstrategie, die die Kosten für Solarpotenzialanalysen auch in Deutschland deutlich senken könnte.

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Solarkataster inklusive detaillierter Kostenanalyse

Mithilfe eines landesweiten Solarkatasters können sich NRWs Bürger über das solare Potenzial ihrer Dächer und/oder Freiflächen informieren – kostenfrei, vollautomatisch und sogar für das Smartphone optimiert.

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Bereits vor einigen Jahren war das Interesse an Solarkatastern in Deutschland hoch. Zwar ebbte diese Nachfragewelle zwischenzeitlich deutlich ab, mittlerweile erleben sie jedoch ihren zweiten Frühling: Kommunen, Kreise und Bundesländer setzen wieder verstärkt auf Solarpotenzialanalysen und versuchen Bürger und Unternehmen von geeigneten Standorten für Solaranlagen zu überzeugen.

Privathaushalte und Unternehmen, die sich für die Installation von Solaranlagen entscheiden, leisten nicht nur einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz, vielmehr profitieren auch sie durch die stetig steigenden Energiepreise und die staatliche Subvention regenerativer Energien vom Aufbau einer solchen Anlage. Weil Solarthermie- und Photovoltaikanlagen in den letzten Jahren zusätzlich ihre Performance steigern konnten und somit zu einer ökonomisch noch wertvolleren Alternative zum herkömmlichen Strom wurden, erlebt Deutschland derzeit eine Nachfragewelle nach Solaranlagen. Die Gründe dafür sind vielfältig: Zum einen weisen die Anlagen eine ausgereiftere Technologie bei geringeren Anschaffungskosten auf. Auch steigt der Energiebedarf in Deutschland, vor allem durch neue Anwendungsgebiete wie die Elektromobilität, stetig. Zum anderen sorgen Stromanbieter mit flexiblen Angeboten – beispielsweise Wallboxen, die mit intelligenten Solaranlagen kombiniert werden – für eine erhöhte Attraktivität für Privathaushalte.

Welch großen Zuwachs die Solarenergie in Deutschland in den letzten Jahren erleben durfte, zeigt sich beim Blick auf das Jahr 2018: Bis zum Stichtag am 30. November wurde nach Angaben des Fraunhofer ISE eine Photovoltaik- Kraftwerkskapazität von insgesamt 45,93 GW bei der zuständigen Bundesnetzagentur gemeldet. Das entspricht circa 2,5 Prozent des weltweiten Photovoltaik-Zubaus und einer Steigerung von 2,95 GW im Vergleich zu 2017 (42,98 GW). Ein positiver Wert also, aber nicht mehr als ein Anfang: Um den Koalitionsvertrag vom März 2018, der den Anteil Erneuerbarer Energien (EE) bis zum Jahr 2030 auf 65 Prozent des Gesamt-Bruttostromverbrauchs anheben will, zu erfüllen, ist ein stetiger, jährlicher Photovoltaik- Zubau von etwa 5 GW notwendig. Deutschland muss also noch etwas tun, um die ambitionierten Ziele zu erreichen.

Solarkatatser sollen helfen

Was können Politik und Wirtschaft also unternehmen, um die Installation von Solaranlagen auch für kleine bis mittelständische Unternehmen sowie Privathaushalte attraktiver zu gestalten? Ein erster Schritt sind sogenannte Solarpotenzialkataster. Zwar gibt es solche Kataster schon seit etlichen Jahren, ihr Nutzen ist jedoch aktueller denn je. Dabei ist der Grundgedanke dahinter recht simpel: Um eine Photovoltaik- bzw. Solarthermieanlage gewinnbringend einsetzen zu können, muss zunächst einmal die Frage beantwortet werden, welcher Standort für die Anlage geeignet ist. Wo ist die meiste Sonneneinstrahlung? Wo sind die Verschattungen am geringsten? Wo kann eine solche Anlage ihr Leistungsmaximum entfalten? Solarkataster sollen bei der Identifikation solcher Flächen helfen – und somit Privathaushalten und Unternehmen das Potenzial einer Solaranlage auf dem eigenen Dach vor Augen führen.

Grundlage eines Solarkatasters ist eine sogenannte Solarpotenzialanalyse. Dafür nutzen spezielle Softwarelösungen Geometrien aus digitalen 3D-Stadtmodellen oder aus hochaufgelösten 3D-Laserscandaten, den sogenannten digitalen Oberflächenmodellen (DOM). Diese Daten werden dann mit einer präzisen Strahlungsberechnung auf Basis repräsentativer meteorologischer Eingangsdaten kombiniert. Einige Lösungen beachten dabei sogar Verschattungseffekte durch umliegende Gebäude, die Vegetation oder (städtebauliche) Topographie. Um Kommunen ebenso wie professionelle Anlagenplaner, Unternehmen und Privathaushalte gleichermaßen ansprechen zu können, reicht das Einsatzgebiet solcher Methoden bei vielen Anbietern von stadtweiten Analysen über detaillierte Einzelobjektanalysen bis hin zur Optimierung konkreter Anlagenplanungen.

Beispiel Brandenburg an der Havel

In der Realität gibt es bereits zahlreiche Solarkataster. Neben den Niederlanden und Dänemark, die sogar landesweite Kataster erstellen ließen, haben in Deutschland beispielsweise die Bundesländer Nordrhein-Westfalen und Thüringen übergreifende Solarkataster angelegt. Aber auch etliche Kommunen und Städte haben bereits eigene Solarpotenzialanalysen durchgeführt und auf deren Basis ein Solarkataster implementiert. Das Beispiel der Stadt Brandenburg an der Havel zeigt, welche Wissensgrundlage damit geschaffen werden kann: Eine Untersuchung der Technischen Hochschule Brandenburg (THB) ergab, dass etwa 20.000 von rund 47.000 Dächern in der Stadt für die Installation von Solaranlagen geeignet sind. Das entspricht circa 42 Prozent aller Dächer. Insgesamt sind nach Angaben der THB 3.304.000 Quadratmeter auf den Dächern der Stadt Brandenburg für die Erzeugung von Solarenergie geeignet. Die maximal installierbare Leistung (in kWp; Kilowatt peak) liegt bei 345.359 kWp. Die Untersuchung fand im Rahmen des Projekts „PreLytica“ am Fachbereich Wirtschaft der THB statt. Dafür wurde eine 3D-Solarpotenzialanalyse sämtlicher Bestandsgebäude im Untersuchungsgebiet durchgeführt. Auf Basis dieser 3D-Daten wurde jedes eingemessene Gebäude im Stadtgebiet auf seine Eignung für Solarstromanlagen untersucht. Dabei wurden nicht nur die individuellen Dachformen berücksichtigt, sondern auch mögliche Verschattungen. Zudem mussten die Forscher solche Dachflächen aus der Berechnung herausfiltern, die schon aufgrund ihrer geringen Größe für die Installation von Solaranlagen ungeeignet sind. Das waren in diesem Fall vorwiegend Garagen und kleinere Gartenhütten. Solche Ergebnisse werden reihenweise von deutschen Städten mit Hilfe der einschlägig bekannten Unternehmen berechnet. Technologie und Datenbestände sind inzwischen so ausgereift, dass auch individuelle Dachformen und Verschattungen für die Ertragspotenziale herangezogen und dem Interessenten somit belastbare Prognosen für mögliche Projekte geliefert werden können.

Moderne Photovoltaik ist nicht nur effizient und kostengünstig, sie kann auch als architektonisch-gestalterisches Merkmal genutzt werden. (Foto: Unsplash [chuttersnap])

Insgesamt erzeugen die Solaranlagen in NRW laut dem Landesverband Erneuerbare Energien (LEE NRW) genug Solarstrom für den jährlichen Haushaltsverbrauch von fast vier Millionen Bürgern. Zwar wolle die NRW-Landesregierung und der LEE NRW die Solarstromproduktion deutlich steigern, gleichzeitig bemängeln die Funktionäre, dass aktuelle Pläne der Bundesregierung diese Ziele gefährden würden. Jan Dobertin, Geschäftsführer des LEE NRW, kritisiert: „Während NRW mit dem Solarkataster die großen Potenziale bei der Produktion von Solarstrom aufzeigt, plant die Bundesregierung massive Einschnitte in diesem Bereich. Die in der Vergangenheit bereits stark gebeutelte Solarbranche wird damit erneut in Bedrängnis gebracht.”

Konkret meint Dobertin damit die Ankündigung der Bundesregierung Mitte Dezember 2018, zu Beginn des Jahres 2019 eine Kürzung der Einspeisevergütung für größere Photovoltaik-Anlagen von rund 20 Prozent vornehmen zu wollen. Das sorgte schnell für Unruhe in der Branche, wie Jan Dobertin berichtet: „Bei den Installateuren rufen nun Kunden an, die bereits geschlossene Verträge wieder stornieren wollen. Solche politischen Schnellschüsse sind das Gegenteil von Planungssicherheit und klaren Investitionsbedingungen. So kann man mit einer wichtigen Zukunftsbranche nicht umgehen.”

Es zeigt sich also: Es gibt noch gehörig Arbeit, um die ambitionierten Klimaschutzziele bis zum Jahr 2030 zu erreichen. Mit dem steigenden Einsatz von Solarkatastern und der damit einhergehenden erhöhten Attraktivität von Solarthermie- und Photovoltaikanlagen auch für Privathaushalte und kleine bis mittelständische Unternehmen, ist jedoch ein erster wichtiger Schritt in die richtige Richtung gelungen. (jr)

Wie entstehen Solarkataster?

Ein digitales Oberflächenmodell (DOM), hier ein Detail aus der Kölner Innenstadt, ist oftmals die Grundlage für die Ertragsprognose einzelner Dächer. Foto: Geobasis NRW, 2019

Grundlage eines jeden Solarkatasters sind hochauflösende Geodaten der Fernerkundung – also Laserscandaten oder Stereoluftbilder. Die benötigten Datengrundlagen werden zumeist durch eine Befliegung gewonnen. Durch den Einsatz neuester Technologien – moderne Laserscanner vermessen mit einer Punktdichte von circa vier Punkten pro Quadratmeter und einer Lage- und Höhengenauigkeit von etwa 0,15 Metern – können selbst kleinste Strukturen auf den Dächern, beispielsweise Schornsteine oder Gauben, erfasst und bei der Berechnung berücksichtigt werden. Zur (geografischen) Lokalisierung der Gebäude werden die Gebäudeumrisse aus dem Amtlichen Liegenschaftskatasterinformationssystem (ALKIS) hinzugezogen. Durch eine Verschneidung von 3D-Informationen und Katasterdaten sowie eine Simulation der Sonneneinstrahlung über den Tag und das Jahr hinweg kann dann für jede einzelne Dachfläche der zu erwartende Stromertrag exakt berechnet werden. Neben der Dachneigung muss dafür auf die Ausrichtung des Daches, mögliche Verschattungen und die erwartbare Sonneneinstrahlung geachtet werden. Auf Basis dieser Werte wird durch spezielle Algorithmen für jede Stelle des Daches beziehungsweise der Freifläche das Solarpotenzial in Kilowattstunden pro Jahr berechnet. (jr)

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Abends in der Bahn auf dem Weg nach Hause, den Kopf voll mit privaten Planungen. Gerade machten wieder Meldungen zu steigenden Energiepreisen von Gas, Strom und Öl die Runde. Der Kollege hat neulich von seiner PV-Anlage auf dem eigenen Dach geschwärmt. Er will sich in Kürze ein E-Auto zulegen und dieses mit dem eigenem PV-Strom betreiben. Ob das auch ein Modell für mein Haus ist? Wichtige Fragen zu Energie, Mobilität und Hausversorgung können heutzutage bereits per Smartphone beantwortet werden. Moderne Anwendungen wie ein Solarportal meiner Heimatstadt zeigen nicht nur, wie viel PV-Strom auf dem eigenen Hausdach erzeugt werden könnte, sondern berechnen auch die Wirtschaftlichkeit.

Einstrahlungsanalyse im Rahmen eines 3D-Modells. Foto: IP SYSCON

Nur fünf Klicks sind notwendig, um sich von der Solarportalseite und dem Ertragsrechner die Stromerträge, die Kosten und den Gewinn nach 20 Jahren anzeigen zu lassen. In der Schnellberechnung gebe ich nur die Personenanzahl unseres Haushaltes oder unseren Strombedarf an und erhalte ein Ergebnis. Ein solche Anwendung hat das Bundesland Nordrhein-Westfalen erstellt. Neben dem reinen Erzeugungspotenzial zeigt es auch detaillierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen. Nutzer können dabei immer wieder die Randbedingungen (etwa den Einsatz energiesparender Geräte) eingeben und erhalten unmittelbar aktualisierte Ertrags- und Wirtschaftlichkeitszahlen.

Sonne alleine könnte reichen

Nordrhein-Westfalen ist das einwohnerstärkste Bundesland Deutschlands. Nirgendwo sonst ist die Bebauung so dicht, nirgendwo ist die Stadtdichte so hoch. Da ist es nur logisch, dass auch der Stromverbrauch in Nordrhein-Westfalen seinesgleichen sucht. Weil gleichzeitig die Strompreise bereits seit Jahren kontinuierlich steigen, hat sich das nordrhein-westfälische Umweltministerium im Jahr 2018 für den Aufbau eines flächendeckenden Solarkatasters entschieden.

Mithilfe eines solchen Portals sollen die Bürger einerseits für die Nutzung von Solarenergie sensibilisiert werden, andererseits soll es ihnen erleichtert werden, sich für die Installation einer Solar- oder Photovoltaikanlage zu entscheiden. War es bislang so, dass potenzielle Solarenergie-Nutzer eigenständig eine aufwändige Recherche betreiben mussten, um eine stichhaltige Analyse bezüglich des ungefähren Potenzials einer Solaranlage auf dem eigenen Dach zu erhalten, wird das nun vollautomatisch erledigt. Interessierte Bürger müssen lediglich ihre Adresse, die Personenzahl im Haushalt und den ungefähren Stromverbrauch pro Jahr angeben, um eine haltbare Aussage über das solare Potenzial ihres Daches zu erhalten.

3D-DOM als Basis

In einer Ausschreibung des NRW-Umweltministeriums setzte sich schließlich IP SYSCON durch. Das Unternehmen aus Hannover führt bereits seit etwa 15 Jahren Solarpotenzialanalysen durch – unter anderem für die Städte Osnabrück, Bremerhaven und Potsdam sowie den Landkreis Havelland. Für das NRW-Solarkataster nutzte IP SYSCON über 211 Milliarden Höheninformationen in Form eines digitalen 3D-Oberflächenmodells (DOM). Insgesamt analysierte das Unternehmen in Nordrhein-Westfalen das solare Potenzial für 11,4 Millionen Gebäudedächer und 434.100 Freiflächen. Das Ergebnis: NRW-weit sind etwa 482 Quadratkilometer geeignete Flächen für die Solarnutzung vorhanden. Würden all diese Flächen genutzt werden, könnten pro Jahr über 68 Terawattstunden Strom klimaneutral produziert werden. Zum Vergleich: Im Jahr 2015 verbrauchten alle private Haushalte in Nordrhein- Westfalen zusammen lediglich etwa 30 Terawattstunden.

Nutzer können bereits am Smartphone erkennen, wie sich beispielsweise die Anschaffung eines Elektroautos auf die Kostenentwicklung auswirkt. Foto: IP Syscon; pixabay (JESHOOTS)

IP SYSCON reagiert mit dem neu aufgestellten Solarportal und den modernen Ertragsrechnern auf das heutige Nutzerverhalten. Die smarte, schnelle und übersichtliche Anwendung mit Adresssuche, Potenzialanzeige und wahlweise Schnell- oder Detailberechnung der Wirtschaftlichkeit ist auf mobilen Geräten möglich. Neben dem responsiven Design zeichnet sich das Solarkataster von IP SYSCON zudem durch seine Vollständigkeit aus. So haben die Experten des Hannover Unternehmens etwa unterschiedliche Installationskosten für verschiedene Anlagen genauso in das Portal integriert wie die Kosten für einen Gerüstaufbau und den Einbau eines Zählerschrankes im Rahmen der Installation. Auch die Frage, wie sich die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage verändert, wenn etwa nach einem Austausch der Haushaltsgeräte weniger Strom verbraucht wird, hat IP SYSCON bedacht: Durch die permanente Abfrage der Zwischenergebnisse, die nach jeder veränderten Einstellung die Ertrags- und Wirtschaftlichkeitszahlen aktualisiert, wird dargestellt, was Veränderungen der Rahmenbedingungen und Verhaltensoptionen für die Nutzung einer Solaranlage bedeuten. So wird beispielsweise schnell deutlich, dass die Eigenstromnutzung durch ein E-Auto in den meisten Fällen den Gewinn weiter erhöhen würde.

Schnell- und Detailberechnung möglich

Dabei steht das Solarkataster NRW jedem Bürger frei zur Verfügung. Mit den Ertragsrechnern PV-Dach, PV-Freifläche und Solarthermie bietet es Belege für den Mehrwert der solaren Nutzung. Für Interessierte steht sowohl eine Schnellberechnung als auch eine Detailberechnung zur Verfügung. Zudem hat IP SYSCON unterschiedliche Lastprofile für verschiedene öffentliche Gebäude wie Schwimmbäder, Freizeiteinrichtungen und Verwaltungsgebäude erstellt, mithilfe derer auch eine detailreiche Analyse großer Gebäudekomplexe vereinfach wird. (jr)

www.ipsyscon.de
www.energieatlas.nrw.de

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Solarpotenzialanalysen münden in der Regel in der Online-Darstellung der Ergebnisse in interaktiven Solarpotenzialkatastern. Ein Solarpotenzialkataster ist eine digitale Karte für das Internet, auf der für jedes Gebäude die Eignung für die Nutzung von Sonnenenergie abgerufen werden kann. Die Erfahrungen der letzten Jahre in Deutschland und auch in den Niederlanden haben gezeigt, dass mit Hilfe eines Solarpotenzialkatasters die Anzahl der Installationen neuer Photovoltaikanlagen gesteigert und ein wertvoller Beitrag zum Ausbau erneuerbarer Energien geleistet werden kann.

Auch eine Frage des Lizenzmodells

Mit der (steigenden) Verfügbarkeit der Daten als Open Data ergeben sich für Kommunen, Energieversorgungsunternehmen und Installateure neue Möglichkeiten für Öffentlichkeitsarbeit und Vertrieb: Wurden Solarpotenzialanalysen bislang nur für den einen Zweck „Erstellung eines kommunalen Solarkatasters” durchgeführt, werden die Analysen durch die Nutzung von Open-Data-Geodaten auch für weitere wirtschaftliche Verwertungen geöffnet. Ein Akteur in diesem Geschäftsfeld ist die Dortmunder Ingenieurgesellschaft tetraeder.solar. Neben den drei deutschen Bundesländern Berlin, Nordrhein-Westfalen und Thüringen haben die Dortmunder Experten auch für die Niederlande und Dänemark landesweite Solarpotenzialanalysen erstellt und für Solarpotenzialkataster, aber auch für Marketing und Vertrieb, genutzt.

Das Solarpotenzial eines Daches ist individuell – das wird im Solarkataster deutlich. Quelle: Einstrahlungsanalyse und Tabellen Zonatlas NL B.V., Luftbild CycloMedia B.V.

Rein technisch gesehen ist das Verfahren dabei ähnlich wie in Deutschland, lizenzrechtlich gehen die Nachbarn aber andere Wege. Während in Deutschland Solarpotenzialanalysen von Landkreisen, Kommunen oder Städten beauftragt werden und die Verwertungsrechte der so entstandenden Daten alleine bei der Öffentlichen Hand liegen, werden die Analysen in Dänemark und den Niederlanden von dem Dortmunder Unternehmen auf Landesebene durchgeführt und die Ergebnisse dann „lediglich“ an die Nutzer lizenziert. Die beiden Länder bieten also freie Verfügbarkeit von Daten für landesweite Solaranalysen, wobei der Hersteller die Daten nicht nur Kommunen und anderen Verwaltungseinheiten, sondern auch Energieversorgern, Solarteuren oder weiteren Interessierten anbieten darf.

Das Dortmunder Unternehmen unterstützt die weiteren Marktteilnehmer dann auch bei Marketing und Vertrieb oder bei der Analyse einzelner Gebäudegruppen, beispielsweise in der Wohnungswirtschaft für Mieterstrommodelle. Zudem hat die Mehrfachnutzung auch Auswirkungen auf die Kosten eines kommunalen Solarkatasters und damit auch eine volkswirtschaftliche Dimension.

Kostensenkung

In Kombination mit dem Open-Source-Ansatz ergibt sich eine andere Kostenstruktur. „Die Investitionen für kommunale Solarpotenzialkataster lagen früher im fünfstelligen Euro-Bereich. In deutschen Bundesländern, die Open Data anbieten, können sie den Kommunen heute im niedrigen bis mittleren vierstelligen Bereich angeboten werden“, erklärt Dr. Stephan Wilforth, Geschäftsführer der tetraeder. solar gmbh. In Deutschland wird der Open-Data-Ansatz bei den georelevanten Landesbehörden bekanntlich sehr kontrovers diskutiert. Dementsprechend findet das Lizenzierungsmodell der Nachbarn auch kaum Beachtung, obwohl es zum Nutzen der öffentlichen Kassen wäre.

„Es ist aus unserer Sicht schon bemerkenswert, dass eines der größten deutschen Bundesländer mit einer eindeutigen Open-Data-Strategie eine landesweite Solarpotenzialanalyse extern beauftragt, wenn nahezu gleichzeitig die für die Solarpotenzialanalyse benötigten Geobasisdaten als Open Data veröffentlicht werden“, so Dr. Wilforth weiter. Hier hätten nach Einschätzung des Experten einige Landesmittel eingespart werden können, wenn man der Industrie die Zeit gegeben hätte, die Solaranalysen auf Basis der freien Daten durchzuführen und dann die Ergebnisse in Lizenzen anzubieten, zumal mit der Lizenzierung der Ergebnisse der Solarpotenzialanalyse auf Basis von Open Data auch die stetige Aktualisierung hätte mit lizenziert werden können.

Vorbild Niederlande?

Was kostet die Solaranlage und welchen Ertrag bringt sie? Mit dem Solarkataster liefert tetraeder genaue Berechnungen. Quelle: Einstrahlungsanalyse und Tabellen Zonatlas NL B.V., Luftbild CycloMedia B.V.

In den Niederlanden ist tetraeder.solar bereits seit 2012 aktiv. Seitdem die niederländische Landesregierung im Jahr 2014 die für die Solarpotenzialanalyse benötigten Geobasisdaten als Open Data veröffentlicht hat, fährt das Dortmunder Unternehmen hier die Strategie der Mehrfachnutzung.

Als Betreiber des landesweiten Online-Solarkatasters zonatlas.nl (dt. Sonnenatlas) wurde die Ingenieurgesellschaft 2015 von einem großen niederländischen Energieversorger mit der Unterstützung in Marketing und Vertrieb betraut. Die Idee dahinter war es, die Daten von zonatlas.nl zu nutzen, um den Kunden individuelle Angebote zu senden, die Interesse an der Solarnutzung wecken und zur Auseinandersetzung mit dem Thema Solarenergie anregen sollten. Zielgruppe waren dabei private Hausbesitzer.

Dieses Vorgehen verspricht höchste vertriebliche Effizienz: Ein Energieversorger kann zum Beispiel nur solche Kunden in die Auswahl aufnehmen, die einem festgelegten Profil entsprechen. Die tetraeder.solar ergänzt – immer unter genauer Wahrung der datenschutzrechtlichen Rahmenbedingungen – diese Adressen mit Informationen zum Solarpotenzial. Im Rahmen einer Auftragsdatenverarbeitung hat das Unternehmen dann für jede dieser Adressen eine individuelle Solaranlage ausgelegt. Die Ergebnisse dieser Berechnungen wurden in den Niederlanden beispielsweise anschließend als Einzeldaten an die jeweiligen Adressdaten angehängt, um eine Abbildung zur nutzbaren Sonneneinstrahlung ergänzt und an den Energieversorger zurückgegeben. Die so aufbereiteten Daten wurden bei dem Energieversorger wieder mit den Kundennamen zusammengeführt und in einer individuellen Serienpostkarte verarbeitet. Jeder einzelne Grundstücksbesitzer bekam so eine individuelle solartechnische „Visitenkarte“ zugesendet. Im Ergebnis konnte die Zahl der relevanten Besucher auf der Webseite des Energieversorgers in den Niederlanden nach Angaben von tetraeder.solar vervielfacht werden. Zudem zeigte sich eine drastische Steigerung der sogenannten Conversionrate: „Über 10 Prozent der eingegangenen Angebotsfragen führten letztlich zu einem Verkauf einer Solaranlage“, beschreibt Wilforth das positive Ergebnis der Vertriebsoffensive.

Dieses „Modell Niederlande“ kann in Deutschland zumindest auch in den drei Bundesländern genutzt werden, in denen schon heute Open Data verfügbar sind. „Durch die Mehrfachnutzung der Solarpotenzialinformationen auf Basis von Open Data profitieren sowohl die Kommunen durch günstige Preise für kommunale Solarpotenzialkataster, als auch die Energieversorgungsunternehmen“, so Wilforth. (jr)

www.tetraeder.solar

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In Thüringen sind aktuell rund 17.500 Photovoltaikanlagen ans Stromnetz angeschlossen, die etwa elf Prozent des Gesamtstromverbrauchs im ostdeutschen Bundesland erzeugen – das entspricht dem Verbrauch von knapp 300.000 Vier-Personen-Haushalten. Zwar ist das kein schlechter Wert, im Zuge der bundesweiten Klimapolitik soll diese Zahl jedoch erhöht werden. „Die Sonnenenergie hat in Thüringen noch großes Potenzial”, sagt deshalb auch Thüringens Umweltministerin Anja Siegesmund von den Grünen. „Tausende Dächer können klimafreundlich und kostengünstig Strom und Wärme liefern. Mit dem erfolgreichen Förderprogramm ‚Solar Invest‘ unterstützen wir die Bürger dabei, die Energiewende selbst in die Hand zu nehmen.”

Der kostenfreie Solarrechner analysiert Thüringens Dächer hinsichtlich ihrer erwartbaren Leistung, ihrer Amortisationszeit und ihrer Wirtschaftlichkeit. Foto: Screenshot von https://solarrechner-thueringen.de

„Solar Invest“ ist bereits im November 2016 an den Start gegangen. Seitdem wurden über 500 Anträge für Investitionen in Photovoltaik- und Solarthermieanlagen mit und ohne Energiespeichersysteme sowie Mieterstromkonzepte mit rund fünf Millionen Euro gefördert. Alleine im Jahr 2018 standen vier Millionen Euro an Fördergeldern zur Verfügung. Teil des Programms war auch der Aufbau eines Solarpotenzialkatasters. Mit dem Thüringer Solarrechner, der im Mai 2018 vorgestellt wurde, können Bürger, Unternehmen und Kommunen des Freistaats mit nur wenigen Klicks herausfinden, ob sich ihr Dach für die Installation einer Solaranlage eignet und wie schnell sich die Kosten dafür amortisieren. Ins Leben gerufen wurde die Online- Plattform von der Thüringer Energie- und GreenTech-Agentur GmbH (ThEGA), die den Auftrag dazu vom Thüringer Umweltministerium erhalten hatte.

Vollautomatische Analyse

Mit dem Thüringer Solarrechner will das Umweltministerium des Freistaats seine Bürger für die Nutzung von Solarenergie sensibilisieren und das Potenzial der Erneuerbaren weiter ausschöpfen. Dafür soll den Bürgern die Überlegung, ob sich eine Solaranlage auf dem eigenen Dach lohnt, erleichtert werden. So müssen Immobilienbesitzer für die Berechnung des Solarpotenzials nicht mehr jede Menge Informationen selber recherchieren, der Solarrechner erledigt das auf eigene Faust: Für Angaben zum Solarpotenzial benötigt die Online-Plattform lediglich Informationen zur Art der Immobilie, zur Personenzahl sowie zum durchschnittlichen Jahresverbrauch. Alle anderen notwendigen Daten errechnet der Solarrechner selber.

Doch wie funktioniert das? „Der Solarrechner enthält sogenannte Befliegungsdaten, mit denen alle Dächer im Freistaat realitätsgenau erfasst werden”, erklärt ThEGA-Geschäftsführer Professor Dieter Sell. „Um herauszufinden, wie schnell sich eine Photovoltaikanlage im konkreten Fall rechnet, analysiert der Solarrechner automatisch verschiedene Aspekte wie die Neigung, Größe, Ausrichtung und Verschattung des Daches. Zudem berechnet er die entsprechende Sonneneinstrahlung.” Auch weitere wichtige Faktoren wie etwa Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten bezieht der Solarrechner in seine Berechnung mit ein.

Mit 1.792 PV-Anlagen ist der Landkreis Wartburg in absoluten Zahlen der stärkste Thüringens. Die Landkreise Weimar und Hildenburghausen haben mit 16 PV-Anlagen je Einwohner jedoch die meisten. Quelle: ThEGA, BNetzA; Stand der Daten: 03/2018

Entwickelt wurde der Solarrechner vom Osnabrücker Unternehmen Geoplex. PlexMap Solar bietet dabei für Bürger und Klimaschutzmanager einige Vorteile: So können sich die Nutzer durch die intuitive Benutzeroberfläche schnell auf der Plattform zurechtfinden. Auch können sie die eigene Solaranlage selber planen, die einzelnen Module frei platzieren oder eine der vorkonfigurierten Belegungen wählen. Gespeichert und verwaltet werden die Eingangsdaten des Solardachkatasters – also beispielsweise das Oberflächenmodell, die Gebäudegrundrisse, Adressdaten oder Hintergrundkarten – im integrierten PlexMap Solar Magazine. Im Viewer werden die berechneten Potenziale schließlich für den Nutzer verständlich dargestellt. Zudem sind hier weiterführende Informationen – etwa umfassende Informationstexte rund um das Thema Solarenergie oder Handwerker und Energieberater – verfügbar. Alleinstellungsmerkmal der Geoplex-Lösung ist jedoch das sogenannte Switchboard. Über das modular aufgebaute Tool werden die Aktualisierungsprozesse des Katasters aufgebaut, gesteuert sowie angestoßen. Zudem lassen sich über das Switchboard von Geoplex Geofunktionen, wie etwa GDAL oder OSGeo, ausführen, Geodaten räumlich und/oder attributbasiert filtern sowie die Daten auch für Externe via PDF, E-Mail, ZIP oder CSV bereitstellen. Außerdem arbeitet die Lösung nach Unternehmensangaben auch dann mit extrem schnellen Rechenzeiten, wenn es sich um eine sehr große Datenmenge handelt.

Die Basis: Oberflächendaten

Die Basis für Solardachkataster bilden digitale 3D-Oberflächenmodelle, die zumeist aus Laserscannerdaten erstellt werden. Im Falle des Thüringer Solarrechners stammen diese Oberflächendaten von der Thüringer Landesanstalt für Vermessung und Geoinformation, die den Freistaat in regelmäßigen Intervallen befliegt. „Der Zugriff auf diese Daten ist vorbildlich”, lobt deshalb auch Geoplex-Geschäftsführer Frederik Hilling. Die abgeschlossenen Berechnungen der Online-Plattform können schließlich abgespeichert oder ausgedruckt werden. Sie enthalten Angaben zur Höhe des mit einer entsprechenden Solaranlage erzielbaren Eigenverbrauchs, zum Grad der Unabhängigkeit vom Stromanbieter sowie zur Jahresrendite und der voraussichtlichen CO2-Einsparung. Da diese Datenexporte frei konfigurier- und verwertbar sind, können beispielsweise alle Einfamilienhäuser mit hohen Einstrahlungswerten in einem bestimmten Quartier herausgefiltert und die Bewohner zu Informationsveranstaltungen eingeladen werden. Das hilft etwa bei der Vermarktung von Photovoltaik bzw. Solarthermieanlagen. Der Solarrechner ist für Thüringens Bürger, Kommunen und Unternehmen kostenfrei verwendbar. (jr)

solarrechner-thueringen.de

www.geoplex.de

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