Projekt einer Photovoltaikanlage: Verfahren, Überprüfungen und Dimensionierung mit einer BIM-Software

In diesem Artikel zeigen wir die Entwurfskriterien einer Photovoltaik-Anlage und vertiefen weiter die technischen Aspekte für ein korrektes Projekt, die bereits im Artikel „Planen einer Photovoltaikanlage: Anforderungen und Typologien“ angesprochen wurden.

Berechnungsverfahren

Das Entwurfskriterium für eine Photovoltaik-Anlage ist, die Aufnahme der verfügbaren jährlichen Sonneneinstrahlung zu maximieren.
Der Photovoltaik-Generator muss in optimaler Weise dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, wobei die Süd-Ausrichtung Priorität hat und etwaige Verschattungsphänomene vermieden werden sollten.
Im Einklang mit eventuellen architektonischen Einschränkungen der Struktur, welche den Generator beherbergt, kann auch eine andere Orientierung vorgenommen werden und Verschattungsphänomene akzeptiert werden, solange diese angemessen bewertet werden.
Der durch solche Phänomene verursachte Energieverlust beeinflusst die Kosten der erzeugten kWh und Amortisationszeiten.

Bei Einsetzen der Module auf geneigten Dächern sollten Orientierung und Neigung parallel oder gar komplanar zur Dachebene sein, um die Gebäudeform beizubehalten und die Windlast auf den Modulen nicht zu erhöhen. In diesem Fall ist es sinnvoll, die Luftzirkulation zwischen der Rückseite der Module und der Oberfläche des Gebäudes zu ermöglichen, um eventuelle Temperaturverluste zu begrenzen.

Einschätzungskriterien der erzeugten Energie

Die erzeugte Energie hängt von folgenden Faktoren ab:
• Installationsort (Breitengrad, verfügbare Sonnenstrahlung, Temperatur, Reflexionsgrad der Oberfläche in der Nähe der Module)
• Exposition der Module: Neigungswinkel (Tilt) und Orientierungswinkel (Azimut)
• Verschattungen oder Verunstaltung des Photovoltaik-Generators
• Eigenschaften der Module: Nennleistung, Temperaturkoeffizient, Verluste bei getrennten Kopplungsgliedern oder Mismatch
• BOS Eigenschaften (Balance Of System)

Projekt Photovoltaikanlage: Dimensionierung der Anlage

Anordnungsbeispiel einer Photovoltaikanlage

Für eine korrekte Dimensionierung der Anlage ist es notwendig, die allgemeinen Daten zu definieren:
• Kundendaten (Name und Anschrift)
• Breitengrad (N)
• Längengrad (O)
• Höhenlage (m)
• Jahressonnenstrahlung auf die Horizontalebene (MJ/m²)
• Koeffizient der Verschattungen

und technische Daten:
• Gesamtmodulfläche (m²)
• Gesamtzahl Module
• Gesamtzahl Wechselrichter
• Gesamtjahresenergie (kWh)
• Gesamtleistung (kW)
• Leistungsstufen (L1-L2-L3) (kW)
• pro kW Energie (kWh/kW)
• Speichersystem
• Nutzbare Speicherkapazität (kW)
• BOS (%)

Externes Speichersystem

Das externe Speichersystem ermöglicht, die überschüssige Energie der Anlage zu speichern, um sie in den Zeiträumen zu verwenden, in denen die Anlage keine Energie erzeugt.
Es ist notwendig, den Typ der Batterie (Code, Marke, Modell und Eigenschaften) sowie die Konfiguration des Speichersystems zu definieren.

Landschaft mit Photovoltaikanlage

Vorteile der Verwendung einer Software für den Entwurf einer Photovoltaikanlage

Für den korrekten Entwurf einer Phtotovoltaikanlage ist es notwendig eine Berechnungssoftware zu verwenden.
Folgend sind die Vorteile für die Gestaltung mittels des Progaramms Solarius-PV von ACCA software aufgezeigt:
Zeichnen der verfügbaren Oberfläche für die Photovoltaikanlage, anhand spezifischer grafischer Objekte, die alle notwendigen Daten für die Dimensionierung der Photovoltaikanlage beinhalten, oder automatischer Import aus DXF/DWG-Dateien.

Positionierung der Photovoltaik-Module, die auf dem Dach oder Boden montiert werden sollen, indem man für das bestmögliche Ergebnis unter denjenigen auswählt, die von der Software automatisch vorgeschlagen werden.

Simulation der Verschattung der Anlage, welche durch Elemente am Horizont erzeugt werden, anhand einer einfachen fotografischen Bestandsaufnahme des Standorts, sowie der von Hindernissen oder parallel angeordneten Reihen von Photovoltaik-Modulen verursachten Verschattung.

Konfiguration der Photovoltaikanlage mit Einphasen-Wechselrichter mit Niederspannung (NS), mit Dreiphasen-Wechselrichter mit Nieder- (NS) und Mittelspannung (MS), WechselrichterMulti-MPPT,mit integriertem Speicher oder unabhängig (externe Solarbatterien). Die Solarbatterien und Wechselrichter werden von der Software automatisch ausgewählt und vorgeschlagen, um das beste Ergebnis zu erzielen.

Berechnung der Leistung der Photovoltaikanlage (Gesamtjahresproduktion und detaillierter Zeitplan der Produktion) sowie Bewertung der Rentabilität und Amortisationszeit der Photovoltaikanlage.

Berechnungsergebnisse in numerischer und grafischer Form, bei jeder Änderung der Projektdaten aktualisiert. Immer durch eine Betriebsdiagnose mit Alert unterstützt, die schnell Anomalien hervorhebt, so dass alles korrekt verarbeitet wird.

Die Funktion der Fotomontage ermöglicht, die Anlage auch mit fotorealistischen Darstellungen zu visualisieren, um überzeugende Präsentationen der geplanten Anlage für den Kunden zu erstellen.

Folgend ein Schnittstellenüberblick von Solarius-PV, der Software zum Planen von Photovoltaikanlagen.