Check: PV-Flächen – welche eignen sich?

‍

Insgesamt waren Ende des Jahres 2021 laut dem Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (BSW) deutschlandweit rund 2,2 Millionen Photovoltaik-Anlagen installiert. Die damit installierte sogenannte Photovoltaik-Leistung, kurz: PV-Leistung, beziffert der Branchendachverband auf rund 60 Gigawatt Peak (GW P ). Zusammen hätten die Anlagen demnach im Jahr 2021 50 Terawattstunden (TWh) Solarstrom erzeugt.

Der Großteil dieser 2,2 Millionen Photovoltaik-Anlagen in Deutschland ist auf Dächern installiert – Dächern von:

• Einfamilienhäusern oder deren Terrassen,
• Mehrfamilienhäusern,
• zugehörigen Nebengebäuden wie Gartenhäuser, Garagen und Carports,
• öffentlichen Gebäuden wie Schulen, Krankenhäuser, Verwaltungen,
• sowie von Gebäuden von gewerblichen Betrieben, landwirtschaftlichen Betrieben und industriellen Betrieben.

‍

Dachanlagen: Photovoltaik auf Dachflächen

Auf einem Dach kann eine Photovoltaik-Anlage

• entweder auf der Dacheindeckung (sogenannte Aufdachmontage)
• oder in die Dacheindeckung hinein (sogenannte Indachmontage)

montiert werden. Meist kommt die erste Bauweise zum Einsatz, da sie, insbesondere bei Bestandsgebäuden, weniger Aufwand macht. Schließlich muss weder das Dach aufgemacht, noch die mit den Solarmodulen ersetze Dacheindeckung eingelagert oder sonst wie entsorgt werden. Im Neubau zahlt sich die Indachmontage oft aus, denn es kommen nicht zwei Dachbeläge übereinander.

Daneben gibt inzwischen auch schon sogenannte Solardachziegel: Das sind entweder Dachziegel aus unterschiedlichen Materiealien, zum Beispiel Ton (Keramik), Schiefer oder Kunststoff, in die Solarzellen eingelassen worden sind. Oder die Solarzellen bilden den Dachziegel.

‍

Wann eignet sich eine Dachfläche als Solardach?

Die Menge an Solarstrom, die eine PV-Anlage auf einer Dachfläche erzeugen kann, hängt von mehreren Faktoren ab. Für den Solarstromertrag gilt: Je mehr Sonnenstrahlung auf die Solarmodule trifft, desto höher fällt er aus.

Sonne satt – die jährliche Globalstrahlung als Ertragsfaktor der PV

Ausschlaggebend für die Solarstrahlung am Standort der Dachanlage ist die dort auftreffende Globalstrahlung. Damit ist die solare Strahlung gemeint, die auf einen Quadratmeter (m 2 ) waagerechte (horizontale) Empfangsfläche im Laufe eines Zeitraumes – in der Regel wird sich auf ein Jahr bezogen – auftrifft. Sie hängt unter anderem von der Tageszeit, der Jahreszeit und dem am Standort herrschenden Wetter ab. Auch das Vorhandensein von reflektierenden Flächen wie Gewässeroberflächen oder Schneeflächen haben Einfluss auf die Globalstrahlung. Für Dachflächen in Deutschland gilt: Die mittlere jährliche Globalstrahlung liegt zwischen 950 und 1.150 Kilowattstunden pro m 2 (kWh/m 2 ), im Norden sind die Werte eher geringer, im Süden eher höher. Pi mal Daumen können Sie mit einem Unterschied von einem Fünftel an Solarstrahlung (20 Prozent) zwischen Nord- und Süddeutschland rechnen.

Gut zu wissen: Die Europäische Kommission stellt mit dem kostenlosen Onlinetool „Photovoltaic Geographical Information System“ (PVGIS) eine Möglichkeit bereit, die Erträge von PV-Anlagen an verschiedenen Standorten auf einer Europakarte zu ermitteln.

Das perfekte Solardach

Ausrichtung gen Sonne: Wichtigste Voraussetzung, damit ein Dach zum Solardach gemacht werden kann, ist in unseren Breitengraden seine Ausrichtung gen Sonne. Es gilt: Dächer mit Ausrichtung Süd bekommen in Deutschland die meiste Sonne ab. Sie lohnen sich für Photovoltaik-Anlagen, da sie den höchsten Solarstromertrag einfahren. Auch Dächer gen Südost und Südwest bringen mit ihren Solarmodulen gute Erträge, die in der Jahressumme vernachlässigbar wenig von Süddächern abweichen.

Neigung gen Sonne: Dächer sind nicht nur horizontal ausgelegt. In Deutschland sind neben sogenannten Flachdächern auch Spitzdächer, also geneigte Dächer, weit verbreitet. Jegliche Dachneigung bedeutet eine Abweichung von der maximal erreichbaren Globalstrahlung auf eine waagerechte Fläche. Was nicht unbedingt gleichzusetzen ist mit einem Ertragsverlust. Dazu müssen Sie wissen, dass sich die auf die Module auftreffende Strahlung aus direkter und diffuser zusammensetzt. Geneigte Solarmodule können gegebenenfalls diffuse Strahlung empfangen, die auf dem Weg zur Erdoberfläche gestreut und von der Erdoberfläche reflektiert wird. Das ergäbe rein theoretisch ein Plus an Strahlung. Ein Minus würde dagegen aus der Tatsache resultieren, dass die Direktstrahlung der Sonne, die die Module empfangen, mit der Neigung der Module sinkt. Wobei all dies sehr theoretisch ist, denn die Sonne scheint in unseren Breitengraden kaum senkrecht vom Himmel, sondern schon im Tages- und erst recht im Jahresverlauf mit variierendem Winkel. Um den bestmöglichen Aufstellwinkel der Solarmodule gen Sonne zu erzielen, also den, der am meisten Ertrag verspricht, bedient man sich hierzulande oft einer sogenannten Aufständerung. Das sind Gestelle unter den Modulen, auf denen diese in einem zur Dachneigung abweichenden Winkel aufgebracht werden. Bestenfalls beträgt der dank Aufständerung erzielte Neigungswinkel der Module 30 bis 36 Grad (°).

Entscheidend für die Eignung eines Daches als Solardach ist zudem die Verschattung. Schatten, die von Bergen, Nachbargebäuden oder Gebäudeteilen sowie Bäumen auf die Solarmodule geworfen werden, schmälern den Solarertrag. Wichtig zu bedenken ist bei der Planung eines Solardachs auch,
dass sich die Infrastruktur ändern kann und Bäume wachsen. Was heute noch „unverschattet“ ist, kann in zwanzig, dreißig Jahren – das sind die bisherigen Laufzeiterfahrungen für Photovoltaik- Anlagen – schon verschattet sein.

Für alle potentiellen Solardächer gilt zudem, dass sie stabil genug sein müssen (Statik), um das extra Gewicht der Photovoltaik-Anlage zu tragen.

‍

Fassadenanlagen: Photovoltaik-Anlagen an Fassaden

Lange Zeit blieb es nur den Dächern vorbehalten, mit einer Photovoltaik-Anlage bestückt zu werden. Doch die Fassaden bieten jede Menge lohnenswerte Flächen für PV. Anders als auf den Dächern kommen die Solarmodule hier senkrecht (vertikal) an die Wand.

Auch hier ist es möglich, die Module

• entweder vor die Fassade zu hängen (dank der Hinterlüftung ergibt sich eine sogenannte Kaltfassade)
• oder in die Fassade zu integrieren (sogenannte Warmfassade).

Wozu anzumerken ist, dass der Begriff Fassade hier weitgefasst ist: Zu den Fassaden-PV-Anlage zählen insofern auch Solaranlagen, die an der Balkonbrüstung befestigt werden oder diese gleich ganz ersetzen. Sie machen den Balkon zum Solarbalkon.

Das Nachrüsten eines Gebäudes mit einer Photovoltaik-Anlage an der Fassade ist oft günstiger zu realisieren, als eine Anlage auf der Dachfläche. Aber: Die Solarerträge einer Anlage auf den Fassadenflächen fallen geringer aus, als auf dem Dach. Denn sie bekommt deutlich weniger Direktstrahlung ab als eine Dachanlage. Sie können mit einer um etwa 20 bis 30 Prozent niedrigeren Solarstrommenge von der Fassade rechnen, als Ihnen eine bestmöglich ausgerichtete Dachanlage am gleichen Standort liefert.

‍

Wann eignet sich eine Fassade als Solarfassade?

Die Eignungskriterien für eine Solarfassade entsprechen weitgehend denen des Solardachs. Denn auch die Solarmodule an der Fassade sollten möglichst viel Sonnenlicht abbekommen. Sicher stört bei Fassaden die Verschattung noch eher als auf Dächern.

Gut zu wissen: Die hierzulande im Winter eher tiefstehende Sonne begünstigt das Erzeugen von Solarstrom an der Fassade insofern, als dass der Ertrag in dieser Zeit unter Umständen sogar höher ausfallen kann als auf einem Dach am Standort. Und auch das sollten Sie als Vorteil ansehen: Auf senkrechten Solarmodulen bleibt Schnee nicht liegen, der den Solarertrag mindern würde. Auch die Verschmutzung dürfte geringer ausfallen als bei einer geneigten Anlage auf dem Dach.

‍

Weitere lohnenswerte PV-Flächen: Zäune & Co.

Aus der inzwischen vielfach bewährten Möglichkeit der senkrechten Anbringung der Solarmodule an Gebäudefassaden ergeben sich weitere denkbare geeignete Flächen für PV: zum Beispiel Zäune, Sichtschutzelemente und Trennwände.

‍

Photovoltaik-Anlagen auf Freiflächen

Im Zuge der dringend zu bewältigenden Energiewende, also des Wechsels weg von einer fossil- atomaren Energiewirtschaft hin zu einer erneuerbaren, kommen wir nicht umhin, erneuerbare Energie wie Solarstrom großflächig zu produzieren. Dazu sind Freiflächen nötig.

Als deshalb Freiflächenanlage genannte Solaranlage gelten

• kleine Varianten, wie Sie sie in Ermangelung geeigneter Dach- oder Fassadenflächen auch auf dem eigenen Grundstück oder im Garten aufstellen können,
• ebenso wie Großanlagen, sogenannte Solarparks, auf freiem Feld.

Auf diesen werden Solarmodule in großer Stückzahl in Reihen montiert. Sie kommen auf Aufständerungen, so dass sie entweder geneigt oder senkrecht stehen. Gut zu wissen: Diese Gestelle zum Aufständern der Module werden auf in den Boden gerammte Pfosten montiert. Dabei sind Fundamente unnötig. Dennoch gelten PV-Freiflächenanlagen im juristischen Sinne als versiegelte Flächen (elektrische Betriebsstätte).

Zur Maximierung des Solarertrags gibt es moderne Systeme, die die Module der Sonne nachführen, sowohl mit der Ausrichtung als auch mit der Neigung gen Sonne. Das bringt eine Steigerung der Erträge an Solarstrom um bis zu 30 Prozent gegenüber vergleichbaren Dachanlagen.

Bei sogenannter Agri-PV erfolgt das Aufständern der Module erhöht, so dass darunter eine landwirtschaftliche Nutzung (Ackerbau, Weidewirtschaft) der PV-Fläche nach wie vor gegeben ist. Mehr dazu können Sie in unseren Beiträgen zur Agri-PV hier auf unserem Blog lesen.

‍

Welche Freifläche eignet sich als Standort für einen Solarpark?

Im Rahmen der Energiewende, die inzwischen als nationales politisches und wirtschaftliches Ziel gilt, unterstützt der Staat die Errichtung von Solarparks auf Freiflächen über die Erneuerbare-Energien- Gesetz-Förderung (EEG-Förderung). Gefördert werden darüber PV-Anlagen, die auf

• sogenannten Konversionsflächen, also in die Nutzung rückgeführte Flächen, die zwischenzeitlich brachlagen, zum Beispiel wegen einer Schadstoffbelastung oder vormals militärischer Nutzung,
• landwirtschaftlichen Flächen, auch solche, die bislang oder zwischenzeitlich ohne Ertrag waren,
• oder bereits versiegelten Flächen

errichtet werden. Sämtliche Anforderungen an die Freiflächen bei vom EEG geförderter Freiflächen- Photovoltaik finden sich im Gesetzestext. In der sogenannten Flächenkulisse werden beispielsweise auch die Randstreifen an Verkehrswegen (Autobahnen, Schienen) genannt, die mit der 2023er- Novelle des EEG auf eine Breite von 500 Metern (m) erweitert worden sind. Das novellierte Gesetz schreibt nun auch vor, dass es sich bei den Randstreifen nicht um einen landwirtschaftlich genutzten, entwässerten Moorboden handeln darf. Und wenn eine Freiflächen-Anlage in einem sogenannten benachteiligten Gebiet errichtet werden soll, obliegt es seit der 2017er-Fassung des EEG dem jeweiligen Bundesland, die Freifläche als PV-geeignet freizugeben. Mehr dazu lesen Sie hier!

Unabhängig von der EEG-Förderung gelten für PV-Flächen keine Restriktionen, es gibt keine Begrenzung der Flächenkulisse. Allerdings muss das geltende Baurecht beachtet werden.

Als Freifläche eignen sich Flächen, die grundsätzlich frei von Verschattung sind. Hänge an Hügeln und Bergen sind nur dann als Standort für einen Solarpark geeignet, wenn sie nach Süden zeigen.

Die Größe, ab der sich eine Freifläche als Standort einer Freiflächenanlage eignet, lässt sich nicht pauschal angeben. Als Richtwert gilt eine Quadratmeterzahl ab 7.000 (0,7 Hektar (ha)). Solche Flächen finden sich sowohl im staatlichen als auch im kommunalen und privaten Besitz.

Zum Anschluss des Solarparks an das Stromnetz sollten Sie Folgendes wissen:

• PV-Freiflächenanlagen mit einer Leistung zwischen 250 Kilowatt (kW) und 10 Megawatt (MW) werden in der Regel an die Mittelspannungsebene angeschlossen. Entsprechende Stromnetze sind auch auf dem deutschen Land recht engmaschig verteilt, so dass die Netzverknüpfungspunkte häufig nicht mehr als zwei, drei Kilometer entfernt sind.
• Größere PV-Anlagen müssen ans 110 Kilovolt(kV)-Netz der Hochspannungsebene angeschlossen werden. Da das deutsche Hochspannungsnetz allerdings großmaschiger als das Mittelspannungsnetz ausgelegt ist, sollte beim Prüfen geeigneter PV-Flächen berücksichtigt werden, dass mögliche Netzverknüpfungspunkte weiter entfernt liegen könnten. Das könnte Mehrkosten bedeuten. Dazu müssen Sie wissen, dass grundsätzlich der Anlagenbetreiber die Kosten des Netzanschlusses (inklusive der Verbindungsleitung bis zum Netzverknüpfungspunkt) tragen muss.