Das Simulationsprogramm PV Sol von Valentin Software gehört zu den am meisten genutzten Planungstools. Doch wie bei jeder Software hängt das jeweilige Ergebnis im Umgang mit der Software vom Benutzer ab.
Hat er das notwendige Fachwissen, um alle Aspekte der Anlagenplanung richtig einfließen zu lassen? Kann er mit den Möglichkeiten der Software tatsächlich umgehen? Schafft er es, eine Planung in angemessener Zeit zu erstellen? Wie geht er mit Beschränkungen der Software um? Kann er trotzdem eine Planung generieren, die in der Praxis umsetzbar ist? Die Schweizer Firma Windgate AG benutzt für ihre Solarprojekte schon seit Jahren PV Sol und hat die Planungen zweier Projekte für einen vertiefenden Blick auf die Software zur Verfügung gestellt.
Das erste Projekt ist ein Großprojekt. Ein Hafenterminal in den schweizerischen Rheinhäfen in Birsfelden sollte mit einer Photovoltaikanlage bestückt werden. Das Terminal, in dem Güter umgeschlagen und zwischengelagert werden, besteht aus insgesamt zwölf Lagerhallen.
Großprojekt nahe Basel
Zwei Hallen wurden bereits im Jahr 2012 und weitere fünf Hallen 2013 mit einer Solaranlage bebaut. Jetzt ging es darum, die restlichen fünf nebeneinanderstehenden Hallen mit einer Gesamtfläche von 8.200 Quadratmetern zu bebauen. Alle Hallen haben Giebeldächer mit zehn Grad Neigung, eine Ost-West-Ausrichtung und sind mit Trapezblechen gedeckt.
Fabio Carocci hat die Planungsunterlagen in PV Sol erstellt. Doch wie immer standen auch bei diesem Projekt zuerst eine Inaugenscheinnahme und eine Diskussion mit dem Kunden über das Grobkonzept an. Danach führte Carocci eine erste Analyse in PV Sol aus, allerdings lediglich eine 2D-Analyse. Diese geht schneller, beinhaltet aber auch keine Verschattungsanalyse. „Die Fläche wird grob berechnet und voll belegt – das dauert nur rund eine halbe Stunde“, sagt er. Natürlich kommt ihm da auch seine Erfahrung als Planer zugute.
Erst in einem zweiten Schritt folgte die Detailanalyse in 3D. „Die ist wesentlich aufwendiger. Das Gebäude wird komplett angelegt, bei komplexen Gebäuden mit unterschiedlichen Dächern bedeutet das umfangreiche Detailarbeit“, erklärt Carocci weiter. In diesem Fall wurden die fünf Gebäude für die Planung in 14 Einzelgebäude zerlegt. Die Planer formulieren hier auch gern andersherum: Mehrere Gebäude wurden zu einem Gebäude zusammengeschoben. Das ist immer dann sinnvoll, wenn Gebäude aus mehreren Körpern bestehen, also nicht einfach nur quader- oder würfelförmig sind. Unterschiedliche Kantenlängen und Höhen können hergestellt werden, indem man die Gebäude in entsprechende Einzelteile aufsplittet und die einzelnen Puzzleteile virtuell zusammenfügt. Haben die Module der geplanten Anlage auf den verschiedenen Gebäudeteilen die gleiche Ausrichtung und Neigung, ist das ohne Weiteres möglich. Sie können wie eine Modulfläche behandelt und verschaltet werden. Im Falle des Hafenterminals traf das zu.
Varianten simulieren kostet Zeit
Im nächsten Planungsschritt werden alle verschattenden Aufbauten wie zum Beispiel Schornsteine, Rauchabzüge oder Entlüftungsanlagen eingezeichnet, um eine detaillierte Verschattungsanalyse zu erstellen. Weil die Dächer in Birsfelden Lichtbänder und relativ symmetrisch liegende Rauchabzüge hatten, hat der Planer hier zur Vereinfachung die betreffenden Flächen von vornherein als Sperrflächen angelegt. Die Revisionsgänge befinden sich auf dem First und entlang der Konturen des Daches.
Da ein Gebäudeteil einen Aufbau hat, war klar, dass es hier Verschattung auf den umliegenden Dachflächen geben wird. Für die genaue Analyse hat Carocci dann mehrere Varianten gerechnet beziehungsweise simuliert. Schließlich war die optimale Belegung gefunden.
Einige Flächen, die durch das erhöhte Dach verschattet werden, blieben unbebaut. Für diese detaillierte 3D-Analyse, die auch in unterschiedlichen Szenarien betrachtet wurde, kamen dann doch rund drei Tage Planungsaufwand zusammen.
Mehr als 5.000 Module
Bei der Planung des Projektes stieß Carocci auch an eine Grenze der Software. 5.000 Module kann PV Sol maximal in der 3D-Simulation berechnen. Das ist nicht wenig und reicht in den allermeisten Fällen. Die geplante Anlage in Birsfelden sollte aber mehr als 5.000 Module haben – und trotzdem als eine Anlage angelegt und berechnet werden. Carocci legte das Gebäude als Ganzes an, verschaltete aber in der Planung jeweils nur einen Teil.
Die Dächer eins bis drei wurden in einem ersten Schritt verschaltet und simuliert, die Dächer vier und fünf in einem zweiten. Insofern war die Begrenzung des Programms leicht zu umgehen.
Und noch einen individuellen Planungsweg wendet Carocci oft an. Das Programm PV Sol bietet für die Darstellung der Dachflächen verschiedene Texturen an. Man kann also eine realistische Darstellung zum Beispiel durch die Auswahl einer Trapezblechtextur erreichen. Carocci blieb aber bei der Standardtextur, die aus roten Dachziegeln besteht.
Er bevorzugt diese, weil dann in den Darstellungen die Modulflächen optisch leichter von den Dachflächen zu unterscheiden sind. Auch der Kabelplan wurde nicht in PV Sol erstellt, sondern in einem CAD-Programm, in dem auch die Fixierpunkte für die Montagestelle eingezeichnet wurden.
Der produzierte Strom der 1,3-Megawatt-Anlage wird zunächst zum größten Teil zu einem mit dem örtlichen Energieversorgungsunternehmen ausgehandelten Preis ins Netz eingespeist. Zu einem relativ geringen Teil, circa 20 Prozent, wird der Strom vom Unternehmen selbst verbraucht. Da in den Hallen lediglich Güter gelagert werden, gibt es keine hohe Grundlast. Die Anlage wurde gemäß den Vorgaben des schweizerischen Fördersystems zur kostendeckenden Vergütung (KEV) angemeldet. Da feste Kontingente pro Jahr vergeben werden, ist inzwischen eine Warteliste von Projekten entstanden.
Einfamilienhaus mit Eigenverbrauch
Windgate beziehungsweise der Betreiber rechnen mit einer Aufnahme in die KEV frühestens für 2017. Dann wird der Betreiber für den eingespeisten Strom die Vergütung der KEV erhalten.
Das zweite Projekt, dessen Planung detaillierter betrachtet werden soll, ist ein sehr komfortables und großes Einfamilienhaus. Auch dieses Gebäude ist von der Form her sehr komplex. Das Dach weist vier verschiedene Höhen und viele verschattende Elemente auf. Auch hier arbeitete Carocci beim Anlegen des Gebäudes mit mehreren Teilgebäuden, die zu einem Gebäude zusammengesetzt wurden. Außerdem wurde dieses Gesamtgebäude aus der Original-Südrichtung herausgedreht.
Besonderes Lastprofil
Das ist gar nicht so einfach, wie die Kollegen aus der Supportabteilung von Valentin Software einräumen. Sie haben dazu einen Tipp: In solchen Fällen empfiehlt es sich, zuerst eine Freifläche anzulegen, darauf die Gebäude und Objekte zu platzieren und anschließend die Freifläche in die gewünschte Ausrichtung zu drehen. Dann kann man alle Objekte auf einmal drehen.
Das Wohnhaus hat einen Jahresverbrauch von rund 15.000 Kilowattstunden. Dieser doch recht hohe Verbrauch ergibt sich aus einer integrierten Sauna, aber auch aus der Liebe der Besitzer zu Weihnachten und einer aufwendigen Weihnachtsbeleuchtung. Carocci hat dennoch ein Standardprofil angewendet und auf diesen Jahresverbrauch skaliert.
Er ist sich darüber im Klaren, dass es kleine Verfälschungen in gewissen Spitzenzeiten aufweist, hält diese jedoch für die Planung und Wirtschaftlichkeitsanalyse für nicht ganz so relevant. Bei der Anlage handelt es sich um aufgeständerte Reihen in Ost-West-Ausrichtung auf einem Flachdach. Aufgrund der Ausrichtung wurden 44 Module an einen Wechselrichter mit zwei MPP-Trackern angeschlossen.
Mit integriertem Speicher
Alle nach Westen ausgerichteten Module laufen auf einem MPP-Tracker, alle nach Osten ausgerichteten Module auf dem anderen. Im Verschaltungsplan ist das an der Farbgebung und der Nummerierung der Module gut zu erkennen. Die erste Ziffer gibt den Wechselrichter an, die zweite den MPP-Tracker, die dritte die Strangnummer und die letzte die Modulnummer im Strang. Aufgrund der diversen Verschattungen wurden 20 weitere Module mit Modulwechselrichtern von Enphase verbaut. So kann jedes dieser Module in einem individuellen MPP laufen.
Die Anlage wird mit einem Speicher von E3/DC zur Optimierung des Eigenverbrauchs betrieben. Im Diagramm „Ertragsprognose mit Verbrauch“ wird im Überblick der Jahresverbrauch der Jahreserzeugung gegenübergestellt.
Hier ist durch die grafische Darstellung schnell erkennbar, wie die Kurven für Erzeugung und Verbrauch verlaufen. Von November bis Februar wird relativ viel Strom aus dem Netz bezogen, das ist der hellblaue Balkenabschnitt oberhalb der Nulllinie. Einspeisung erfolgt in diesen Monaten kaum. Die geringe Solarenergie wird entweder sofort verbraucht oder zum Aufladen der Batterie benutzt.
Obwohl PV Sol auch für verschiedene Tarifsysteme geeignet ist, hat der Planer der Windgate AG die Wirtschaftlichkeitsberechnung für beide Projekte nicht in dem Programm durchgeführt. Das liegt an der internen Arbeitsorganisation bei Windgate. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung und die Planung laufen leicht zeitversetzt und werden von verschiedenen Mitarbeitern erarbeitet.
Zudem benutzt Windgate eigene Tarifrechner. Für die Verschattungsanalyse sei allerdings PV Sol unschlagbar. Auch die Benutzerführung lobt Carocci: „Das Programm ist wirklich einfach und intuitiv bedienbar. Wie weit jeder Planer einzelne Bestandteile nutzt, variiert natürlich.“
Valentin Software
Nutzerforum mit hilfreichen Tipps
Auf der Website von Valentin-Software finden Anwender zu speziellen Fragen im Umgang mit den verschiedenen Planungsprogrammen hilfreiche Antworten. Jeder Nutzer kann seine Fachfrage im Forum einstellen. Beantwortet werden die Fragen von den Kollegen des Support-Teams und damit aus erster fachkundiger Hand. Ein Blick ins Forum kann Zeit sparen helfen!
Zum Forum von Valentin Software
Diese Luftaufnahme zeigt die Hallendächer des Hafenterminals in den schweizerischen Rheinhäfen im Jahr 2011. Inzwischen sind alle Dächer mit Photovoltaikanlagen bestückt.
Die Firma Windgate hat die Dachanlage geplant und realisiert. Im letzten Bauabschnitt 2014 wurdeauf fünf Hallendächern eine Anlage mit 1,3 Megawatt Leistung installiert.
Die fünf Gebäude wurden für die Planung in 14 Einzelgebäude zerlegt. Bei gleicher Ausrichtung und Neigungder Module ist das ohne weiteres möglich.
Weil die Anlage mehr als 5.000 Module umfasst, wurde in der Planung mit Teilverschaltungen gearbeitet,um die optimale Belegung zu finden.
Dieses Einfamilienhaus weist vier verschiedene Dachhöhen auf. Auch hier setzte der Planer das Gesamtgebäude aus mehreren Gebäudeteilen zusammen.
Die Anlage auf dem Einfamilienhaus wird mit einem Speicher betrieben. In der Ertragsprognose mit Verbrauch wird der Jahresverbrauch der Erzeugung gegenübergestellt.
