Ihre Stadtwerke beschäftigen sich seit Jahren intensiv mit erneuerbaren Energien und lassen kaum eine Möglichkeit aus, um Schwerter Bürger mit interessanten Informationen zu versorgen.
Im Rahmen des Umweltpaktes der Stadtwerke Schwerte GmbH und in Verbindung mit der im September 2009 erschienenen Erstauflage des Schwerter Umweltbuches „Nicht reden – Machen!“ entstand die Idee zur Erstellung eines Solarkatasters.

Hausbesitzer erfahren über das Solarkataster in Schwerte mit wenigen Klicks, ob die Dachfläche ihres Hauses für eine Solarstromanlage (Photovoltaik) oder einen Sonnenkollektor für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung geeignet ist.

Die Eignung der Solaranlage ist anhand der Farbstufungen der Dachflächen erkennbar.

Zum Start des Solarkatasters hier klicken.

Für jede Dachfläche wurden folgende Parameter ermittelt:

• Dachform
• Exposition (Ausrichtung der Dachneigung bezogen auf die Südachse)
• auf wie viel Quadratmetern Solarstrommodule oder Kollektoren effizient installiert werden können
• welche Leistung auf dem Dach installiert werden kann
• mit welchem Jahresstromertrag zu rechnen ist
• welches CO2-Einsparpotential vorliegt
• die Anzahl an Personen, die durchschnittlich mit der Anlage bezüglich ihres Strombedarfs ausreichend versorgt werden können (ausschließlich privater Stromverbrauch)

Jede/r Schwerter/in kann zum Solarkataster der Stadtwerke Schwerte GmbH gelangen. Eine Kartendarstellung im Internet sowie eine dazugehörige Adresssuchfunktion erleichtert die Bedienung. Dargestellt wird nur die für Solarnutzung geeignete Dachfläche, bei Schrägdächern in der Regel also eine Hälfte des vorhandenen Daches.
Zu berücksichtigen ist, dass die Daten zur Auswertung dem Jahr 2009 zugrunde liegen und im Zeitablauf abweichen können. Hier spielen insbesondere moderne Entwicklungen in punkto Wirkungsgrad der Module eine große Rolle. Die Pflege der hinterlegten Berechnungen wird regelmäßig durchgeführt um aktuelle Entwicklungen entsprechend einzubinden.

Ausschlaggebend für das solare Energiepotential der untersuchten Gebäude sind neben dem lokalen Globaleinstrahlungswert die Dachform und -größe, Neigung, Ausrichtung sowie eventuelle Verschattung durch andere Objekte wie zum Beispiel Bäume. Aufgrund fehlender Daten bezüglich der Verschattungssituation wurden zunächst alle vorliegenden Dächer in die Bewertung einbezogen.

Methodik
Zur Lokalisierung der Gebäude werden die Gebäudeumrisse aus der ALK 2009 (Automatische Liegenschaftskarte) zu Grunde gelegt. Die Berechnung der Einstrahlungsenergie auf die Dachfläche unterstellt generell Angaben aus dem Umweltbuch der Stadtwerke Schwerte GmbH.

Dachform
Beim Schwerter Solarkataster wird lediglich zwischen Schrägdächern und Flachdächern unterschieden, auf denen Module installiert werden können.

Dachneigung
Die optimale Neigung für Photovoltaik-Anlagen liegt zwischen 15 Grad und 45 Grad. Zur Vereinfachung bei der Ersterfassung wurde ein pauschaler Neigungswinkel von 35 Grad für sämtliche Schrägdächer zu Grunde gelegt.
Weiterhin sind sämtliche Dächer mit sehr geringer Neigung (z. B. Pult- und Flachdächer) durchgehend mit einem Neigungswinkel von 0 Grad versehen.

Exposition
Die Ausrichtung des Daches ist neben der Neigung maßgeblich für die Nutzung der Globaleinstrahlung. Eine perfekt nach Süden zeigende Dachfläche nutzt die Einstrahlungsenergie bis zu 100 Prozent. Abweichungen von dieser Position machen sich in Verlusten der Energieausbeute direkt bemerkbar.
Es ergeben sich mehrere voneinander zu trennende Eignungsstufen. Um die Qualifizierungsniveaus eindeutig voneinander abzugrenzen, hat man sich auf vier Klassen verständigt.
Die gewählten Farben sollen hier für eine intuitive Eingebung beim potentiellen Sonnenkraftwerksbetreiber sorgen und sind grundsätzlich an das konventionelle Farbschema einer Verkehrsampel angelehnt. Vorhandene Anlagen werden mit der neutralen Kolorierung “blau“ kennzeichnet. Flachdächer erhalten ebenfalls eine gesonderte Farbe, nämlich “lila“.

Verschattung
Da eine Verschattungsanalyse aufgrund des hohen Aufwands nicht zu den Untersuchungskriterien gehört, bleibt diese vor dem Bau einer Anlage vor Ort nicht aus. Bestehender Schattenwurf wird schnell zu einem großen Problem der PV-Anlagen und versetzt als geeignet gewertete Dachflächen ins Abseits der Rentabilität. Eine Begutachtung am Standort kann oft beantworten, ob gegebenenfalls eine verschattungsfreie Situation herbeigeführt werden kann.

Flächengröße
Für die Photovoltaiknutzung sind mindestens 20 m2 (bei geneigten Dächern) notwendig, um eine Anlage wirtschaftlich betreiben zu können. Bei thermischen Anlagen beträgt der Richtwert 5 m2 (ebenfalls bei geneigten Dächern).
Flachdächer müssen aufgrund der notwendigen Aufständerung der Module mindestens 45 m2 groß für Photovoltaik und 15 m2 groß für Solarthermie sein. Des Weiteren sind zwischen den aufgestellten Modulen bestimmte Abstände einzuhalten um gegenseitige Verschattung und damit energetische Beeinflussung zu verhindern. Im Solarkataster ist eine nutzbare Fläche des erfassten Flachdaches von 40 Prozent unterstellt. In der Auswertung werden diese Umstände bereits berücksichtigt, auch wenn die Dachflächen insbesondere bei Flachdächern im Solarkataster vollständig eingefärbt sind.
Bei der Kategorie Schrägdächer sind ebenfalls unnutzbare Stellen zu bedenken. Hier sind insbesondere Dachfenster, Schornsteine und Gauben ausschlaggebend für Minderungen bei der Fläche, die mit Solarzellen bebaubar ist. Anstelle eines Abschlagsfaktors wird hier mit einem Wert von 9 m2/ kWp gerechnet. Diese Annahme ist nach derzeitigem Stand der Technik schon etwas überholt und damit tendenziell zu hoch, sorgt aber im vorliegenden Fall für ein realistischeres Resultat. Der erforderliche Platzverbrauch für ein 1 kWp PV-Module liegt gegenwärtig knapp unter 9 m² und wird mit großer Wahrscheinlichkeit weiter abnehmen.

Globaleinstrahlung
Zu Grunde gelegt wird der Wert aus dem Umweltbuch von 830 kWh/a auf 1 kWp bei guter Südausrichtung des Hausdaches. Dieser Wert sinkt, wenn das vorliegende Dach eine Abweichung von der Südachse aufweist.
Die Energieausbeute für die Dächer jeder Qualifizierungsgruppe wird also mit den entsprechenden Abschlägen berechnet.
Wie bereits erwähnt, kann über die im EEG festgeschriebene Einspeisevergütung auch die monetäre Komponente geprüft werden. Zum Beispiel kann man grob planen zu welchem Zeitpunkt die Wirtschaftlichkeit der Anlage voraussichtlich erreicht wird.

Installierbare Anlagenleistung:
Als erster Anhaltspunkt wird gewöhnlich mit der Nennleistung argumentiert. Errechnet wird diese im Falle eines Schrägdaches durch die Division der vorliegenden freien Fläche durch den oben bereits vermerkten Wert von 9 m2/kWp. Bei Flachdächern muss das Ergebnis der Division im Anschluss noch mit 0,4 multipliziert werden. Das Ergebnis wird in der Einheit kW ermittelt.

Zu erwirtschaftender Stromertrag:
Aus der Leistung lässt sich mittels Multiplikation mit dem zugehörigen erwarteten Jahresertrag der Qualitätskategorie, in der sich das Dach befindet, problemlos die Jahresausbeute der entsprechenden Anlage in kWh/a quantifizieren.
Es wird ein üblicher Wirkungsgrad der Photovoltaik-Module von 15 Prozent unterstellt.

Mögliche CO2-Einsparung:
Bei  allen regenerativen Energieträgern wird von sauberer Energie gesprochen Die Berechnung basiert auf einem durchschnittlichen CO2-Äquivalent von 541 Gramm pro Kilowattstunde. Es handelt sich hierbei um den ermittelten durchschnittlichen Emissionsfaktor des deutschen Strommixes von 2007. Bei der gezeigten Information wurden alle Ergebnisse auf die Einheit kg/a skaliert.

Strombedarfsdeckung:
Diese Größe veranschaulicht in besonderem Maße das Potential sonnenenergetischer Anlagen im privaten Bereich. Die Angaben sind in Personenanzahl berechnet und stützen sich auf einen durchschnittlichen privaten Jahresverbrauchswert eines Otto-Normal-Verbrauchers in Nordrhein-Westfalen von rund 1550 kWh.

Solarflächenerfassung
Die eigentliche Fleißarbeit bei der Erstellung besteht in der Erfassung der knapp über 14.000 Dachflächen in Schwerte. Eingerechnet sind dabei die Teilstücke eines jeden Daches, die eventuell für ein PV- oder solarthermisches Vorhaben in Betracht kommen.
Damit letztendlich jede grafische Komponente eindeutig einer konkreten Adresse zugeordnet ist, geschah dies ebenfalls bereits bei der Erfassung.
Im GIS wurden die Formeln zur Berechnung der gewünschten Informationen implementiert. Die Berechnung der obigen Werte erfolgte somit automatisiert während der Erfassung der Solarflächen

Auswertung
Erfasst wurden insgesamt 14.175 Solarflächen im Stadtgebiet. Davon fallen 12.310 (86,84%) unter die Rubrik Schrägdächer und 1.865 (13,16%) unter Flachdächer.
Fast die Hälfte der erfassten Solarflächen wird als „sehr gut geeignet“ gekennzeichnet. Unter diesen Flächen verbergen sich neben den Flachdächern weitere 5.179 fast exakt nach Süden ausgerichtete Schrägdächer. Insgesamt sind 82,27% der gesammelten Dachflächen den Kategorien zugeordnet, die als wirtschaftlich angesehen werden können. Bei den „bedingt geeigneten“ Fällen tritt der Amortisationszeitpunkt der Investition entsprechend erst sehr viel später ein. Hier muss der Anlagenbetreiber selbst entscheiden, ob er das Kapital trotzdem einsetzt und den Ausbau dezentralisierter Energiequellen fördert oder lieber eine für sich gewinnbringendere Alternative sucht.
Nach derzeitigem Stand sind 239 PV-Anlagen im Versorgungsbereich der Stadtwerke Schwerte GmbH in Betrieb. Am 31.12.2008 betrug die Anzahl noch 190 mit einer Nennleistung von 852,66 kW und einer eingespeisten Stromrendite von 568.079 kWh.

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