Solareinstrahlung Europa - Bild: JRC PVGIS

Ertragsgutachten werden erstellt, um die zu erwartenden Stromerträge größerer Solaranlagen möglichst präzise zu prognostizieren.

Solarfonds immer mit zwei Ertragsgutachten

Soll die Solaranlage kreditfinanziert werden, schreibenviele Kreditinstitute Für die Beantragung eines Photovoltaikkredits verbindlich ein Ertragsgutachten eines unabhängigen Gutachters vor.

Bei großen Solarparks liegt das Investitionsvolumen ohnehin im mehrstelligen Millionenbereich. Das Geld für diese Investitionen wird üblicherweise im Rahmen von geschlossenen Fonds auf dem Kapitalmarkt zusammengetragen. Da bei den Geldgebern weniger der Nachhaltigkeitsgedanke sondern eher Renditeerwartungen im Vordergrund stehen, ist die Abschätzung der Erträge eines Solarparks ein zentrales Element der Investitionsentscheidung. Um die Rendite der zu finanzierenden Solarparks seriös abschätzen zu können, werden bei Solarfonds üblicherweise jeweils von zwei unabhängigen Gutachtern Ertragsgutachten erstellt.

Ertragsgutachten sind die Ausgangsbasis für die Planung der Solaranlage sowie deren Finanzierung durch Fremdkapital. Anhand der prognostizierten Ertragsdaten werden Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Risikoanalysen durchgeführt. Zusätzlich dazu erfolgt eine Bewertung der Anlagenplanung sowie der –Umsetzung.

Bestimmung der Globalstrahlung / solaren Einstrahlung

Entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg einer Solaranlage und insbesondere eines Solarparks ist die realistische Einschätzung der Einstrahlungswerte der Sonne an den Standorten und den sich daraus ergebenden spezifischen Energieerträgen.

Abweichung Globalstrahlung vom Jahresmittel - Grafik: Deutscher Wetterdienst

Langjährige Messreihen notwendig: Der Deutsche Wetterdienst hält sog. “Strahlungskarten der Abweichungen vom Mittelwert für Deutschland” bereit. Anhand dieser Karten wird schnell deutlich, dass eine jährliche Abweichung der Globalstrahlung um 6-8% vom langjährigen Mittel in Deutschland absolut nicht ungewöhnlich ist, in Extremfällen sind auch 10-15% möglich.

Eine Schwankung in dieser Größenordnung bei einem Ertragsgutachten ist hingegen absolut inakzeptabel. Schließlich hängt der Stromertrag 1:1 mit der Sonneneinstrahlung zusammen.

Repräsentative Strahlungswerte liefern nur langjährige Messreihen . Experten gehen davon aus, dass die relativen Abweichungen erst nach acht bis zehn Jahren stabil sind. Liegen diese langjährigen Messreihen nicht vor, ist keine seriöse Abschätzung der Einstrahlung möglich.

Grundlage einer soliden Ertragsprognose der von Fonds-Gesellschaften in Auftrag gegebenen Ertragsgutachten sind

Wetterstationen & Satellitendaten: als Datenbasis für die Abschätzung der solaren Einstrahlung für einen Standort stehen verschiedene Messmethoden mit unterschiedlicher Gütequalität zur Verfügung.

Rund 100 Wetterstationen liefern in Deutschland die Daten für die sog. Pyranometer-Messung oder auch Boden-Messung. In Frankreich und Spanien sind es hingegen nur 35 bzw. 30 Messstationen. Währen in Deutschland im Schnitt schon rund 3.500 km² auf eine Station entfallen, sind es in Frankreich bzw. Spanien sogar 15.600 bzw. 16.800 km² Fläche, die durchschnittlich von einer Station abgedeckt werden sollen. Enstprechend lückenhaft ist die Abdeckung der Landesfläche durch diese Bodenstationen.

Alternativ bzw. in Ergänzung werden Satellitendaten (Meteosat) verwendet. Der Europäische Wettersatellit macht alle 15 Minuten ein Bild von der Erde. Die räumliche Auflösung der Meteosat-Daten ist mit 2-3 km² deutlich präziser, als bei den Bodenstationen. Die von den Wettersatelliten gemessenen Strahlungsdaten werden i.d.R. über die Bodenmesswerte kalibriert

Grundsätzlich sollten unterschiedliche Quellen als Grundlage für die Strahlungsdaten am Standort der Solaranlage herangezogen werden.  bei Solarfonds ist die Mindestanforderung die Datenbasis “20 Jahre nach DWD”. Es steht im Ermessen des Gutachters, weitere Daten in die Ertragsberechnung einfließen zu lassen.

Einstrahlung auf horizontale Fläche vs. Modulfläche: In einem Ertragsgutachten zwingend notwendig ist die Angabe der Solareinstrahlung auf die horizontale Fläche und die Einstrahlung auf die Modulfläche, wobei der Neigungswinkel des Solarmoduls sowie die Abweichung von der Südausrichtung zu berücksichtigen sind.

Üblicherweise wird die Einstrahlung auf die Modulfläche rechnerisch hergeleitet aus der Einstrahlung auf die horizontale Fläche. Für diese Aufgabe stehen unterschiedliche Verfahren bzw. Umrechnungsprogramme zur Verfügung. Welches Verfahren bzw. Programm angewendet wurde, ist in dem Ertragsgutachten anzugeben.

Berücksichtigung von Anlagenkonfiguration bzw. Systemkomponenten

Eine wichtige Inputgröße, die in die Ertragssimulation einfließen muss, ist die gesamthaft betrachtete Anlagenkonfiguration. Dazu müssen alle Anlagenkomponenten bekannt sein! Photovoltaikanlagen erwirtschaften im realen Betrieb nie den theoretisch erreichbaren Maximalertrag, der sich aus der Solareinstrahlung ergibt.

Solarmodule - Bild: Fotolia

Typ/Art/Hersteller der Solarmodule: Solarmodule weichen erfahrungsgemäß bis zu 5% von Ihrer Nennleistung ab. Hinzu kommen Verluste durch Modulverschmutzung (0,5-2,0%), Modulerwärmung (0-6,0%) und Modulalterung (0,3-0,7% pro Jahr).

Der Gutachter überprüft die Plausibilität der Datenblattangaben (in DIN-Norm EN 50380 geregelt), die der Modulhersteller zur Verfügung stellt. Schließlich muss der Gutachter eine Angabe zur Degradation (allmähliche Verschlechterung der Modulleistungsfähigkeit) treffen.

Für die Prognoserechnung im Rahmen von Ertragsgutachten wird üblicherweise pauschal eine Degradation von 0,25 Prozent nach dem ersten Betriebsjahr angesetzt.

Aufstellungsort Wechselrichter - Bild: SMA

Wechselrichter: Der Wechselrichter ist die technologisch wichtigste Komponente einer jeden Solarstromanlage. Ziel bei der Konfiguration einer Solarstromanlage ist es immer, eine optimale Abstimmung zwischen der Leistung des Solargenerators und der des Wechselrichters zu erreichen. Der Wirkungsgrad eines Wechselrichters hängt direkt mit seiner Auslatung zusammen.

Je nachdem, ob Strangwechselrichter (Stringwechselrichter) oder Zentralwechselrichter verwendet werden, sind die Spezifika der Bauarten zu berücksichtigen. So kommt es bei Strangwechselrichtern eher zu Problemen bei Teilabschattungen einzelner Module.

Der Aufstellungsort der Wechselrichter ist bei dem Ertragsgutachten ebenfalls zu berücksichtigen. Ein thermisch ungünstiger Aufstellungsort (zu heiss) geht zu Lasten des Wechselrichterwirkungsgrades.

Hinzu kommt, dass Wechselrichter in ihrer Leistung bis zu 1,5% von den Herstellerangaben abweichen.

Verschaltung: Die stromführenden und elektronischen Komponenten können bis zu 4% des Stromertrags “auffressen”. Transformatorverluste werden zwischen 0,0—1,5% beziffert. Verkabelungsverluste liegen bei 0,5-1,5%. Der Ertragsgutachter überprüft die geplante Verschaltung des Solargenerators auf Plausibilität, insbesondere im Hinblick auf die zulässigen Spannungsgrenzen, das Verhältnis von DC-Generatornennleistung zu DC-Wechselrichternennleistung und die maximal zulässige DC-Generatornennleistung des Wechselrichters gemäß Herstellerangaben.

Mismatch: Mismatch-Verluste entstehen durch die produktionsbedingte Schwankung der elektrischen Parameter
von Modulen, die zu Strings miteinander verschaltet werden. Dabei wird die Leistungsfähigkeit eines
Strings durch das Modul mit der geringsten Nennleistung bestimmt. Je größer die Schwankungsbreite,
desto höher fallen die Mismatch-Verluste aus.

Bei seinen Berechnungen berücksichtigt der Gutachter die zu erwartenden DC-Verluste durch Mismatch, Verschaltung, DC-Leitungen, Kabelverbinder etc.

Berücksichtigung des Standorts / örtlicher Gegebenheiten

Solarpark Wiesenbach

Wenn die örtlichen Gegebenheiten des geplanten Anlagen-Standortes nicht durch einen Vor-Ort-Termin aufgenommen werden, sollten zumindest aussagekräftige Unterlagen vorliegen (Lagepläne, Fotos, Luftbilder, Umgebungsprofil).

Verschattung: Günstigstenfalls gibt es keine Ertragseinbußen durch Verschattung der Module. Aber alleine die Verschattung der Modulreihen von Solarparks untereinander führt oft zu Ertragsverlusten von 1-2 %. Die Verschattung durch die Umgebung (Bewuchs, Gebäude/Gebäudeteile, Landschaft, etc.), kann weitere 3% betragen. Je nach Aufstellung können sich Modul- und Umgebungsverschattung auf rund 4 % Ertragsminderung addieren.

Gerade wenn nur einzelne Kollektoren einer in Reihe geschalteten Solaranlage verschattet sind, hat dies Einfluss auf die Gesamtleistung aller angeschlossenen Kollektoren.

Darstellung der Ergebnisse

Wie bei einer guten Mathematikarbeit sind bei einem seriösen Ertragsgutachten alle Ausgangswerte, Rechenergebnisse und Teilergebnisse darzustellen. Anders ist eine Nachvollziehbarkeit der Gutachtenergebnisse nicht sichergestellt.

Ein ordentliches Ertragsgutachten umfaßt in seiner Ergebnisdarstellung die folgenden Punkte:

• Beschreibung des Anlagenstandortes
• Darstellung der örtlichen Einstrahlungswerte (horizontale Fläche)
• Darstellung der Einstrahlungswerte auf Modulebene inkl. Umrechnungsverfahren
• Darstellung der Berechnungsverfahren und -methoden
• Darstellung der Systemkomponenten inkl technischer Daten
• Prognostizierter mittlerer jährlicher Stromertrag in kWh (ggfls. Schwankungsbreite)
• Prognostizierte Performance Ratio bezogen auf Nominalleistung des Solargenerators
• Aussagen zur Ertragsminderung durch Degradation, Verschmutzung und Mismatch

Bekannte Gutachter-Unternehmen

• Fraunhofer ISE
• meteocontrol
• DLC (Dr. Littmann Consulting)
• Leipziger Institut für Energie GmbH
• DGS Berlin

Bekannte Simulationsprogramme

• SolEM
• DLC Solaris
• PV*SOL (Dr. Valentin Berlin)
• PVSyst (Uni Genf)
• Greenius (FHTW Berlin und DLR)
• DESIRE

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Die SMA Solar Technology AG entwickelt, produziert und vertreibt Solar-Wechselrichter und Überwachungssysteme für Photovoltaikanlagen. SMA ist der weltweit umsatzstärkste Anbieter in diesem Segment. Das Produktspektrum bietet für jeden Solarmodultyp und für alle Leistungsgrößen den passenden Wechselrichter-Typ.

SMA ist mit 38% Marktanteil der weltweit größte Hersteller von Solarwechselrichtern und besaß 2008 etwa viermal mehr Marktanteil, als der nächstgrößere Wettbewerber. Der Hauptsitz von SMA ist in Niestetal bei Kassel. Darüber hinaus ist das Unternehmen auf vier Kontinenten mit 13 Auslandsgesellschaften vertreten. Die Unternehmensgruppe beschäftigt mehr als 4.000 Mitarbeiter (inkl. Zeitarbeitnehmer).

Seit dem 27. Juni 2008 ist die Gesellschaft im Prime Standard der Frankfurter Wertpapierbörse (S92) notiert, seit dem 22. September 2008 sind die Aktien des Unternehmens im TecDAX gelistet. In 2008 erwirtschaftete SMA bei einem Umsatz von über 680 Mio. Euro ein Ergebnis vor Zinsen und Steuern (EBIT) von über 165 Mio. Euro.

Die Funktion des Wechselrichters

Der Wechselrichter ist die technologisch wichtigste Komponente einer jeden Solarstromanlage: Er wandelt den in den Photovoltaikzellen erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um. Netzkonform bedeutet in diesem Zusammenhang, das die Frequenz und Spannung des eingesepeisten Stroms an das jeweilige Netz (Nieder-/Mittelspannung) angepasst wird.
Außerdem ist der Solar-Wechselrichter als intelligenter System-Manager auch für die Ertragsüberwachung und das Netzmanagement verantwortlich.

Funktionen des Wechselrichters - Bild SMA

Breite Angebotspalette

Ziel bei der Konfiguration einer Solarstromanlage ist es immer, eine optimale Abstimmung zwischen der Leistung des Solargenerators und der des Wechselrichters zu erreichen. Größere Hersteller von Wechselrichtern bieten daher immer eine ganze Palette an Wechselrichtern an, die sich insbesondere durch die Wechselstrom-Nennleistung unterscheiden. Je größer die Solaranlage, desto größer ist der Wechselrichter bzw. desto mehr Wechselrichter müssen eingesetzt werden.

Sunny Boy - Bild: SMA

Sunny Boy

Kleine und mittelgroße Anlagen werden mit der “Sunny Boy”-Serie realisiert.

• SUNNY BOY 1100 / 1200 / 1700 / 2500 / 3000
• SUNNY BOY 200HF / 2500HF / 3000HF
• SUNNY BOY 2100TL / 3300TL HC
• SUNNY BOAY 3300 / 3800 / 3800/V
• SUNNY BOY 3000TL / 4000TL / 5000TL

Die kompakten Wechselrichter Sunny Boy 1100 und Sunny Boy 1700 zählen mit weltweit mehr als 30.000 verkauften Exemplaren zu den Erfolgsmodellen von SMA.
Die Zahl in der Typenbezeichnung gibt einen Hinweis auf die Wechselstrom-Nennleistung (Ausgangsgröße) der Wechselrichter.
TL steht für Transformatorlos

Sunny Mini Central - Bild: SMA

Sunny Mini Central

Der Serie “Sunny Mini Central” eignet sich für den dezentralen Aufbau von mittelgroßen Solarkraftwerken. Sowohl kleinere Anlagen ab ca. 18 kW als auch Solar-Parks der Megawatt-Klasse können damit realisiert werden. Die Kombinationsmöglichkeiten bei der Planung von Solar-Kraftwerken ist der zentrale Vorteil der Sunny Mini Central. Großprojekte lassen sich damit modular in kleineren Einheiten auslegen. So können z.B. für eine 100 kW PV-Anlage neun Sunny Mini Central 11000TL installiert werden. Das modulare Prinzip kann bis in den Megawattbereich fortgeführt werden. Mehrere Wechselrichter bedeutet auch größere Ausfallsicherheit: fällt tatsächlich eine der Einheiten aus, arbeitet der Rest der Anlage weiter. Aktuell werden die folgenden Sunny Mini Central angeboten:

• SMC 4600A / 5000A / 6000A
• SMC 6000TL / 7000TL / 8000TL
• SMC 9000TL / 10000TL / 11000TL
• SMC 7000HV

SMC steht für Sunny Mini Central.
Die Zahl in der Typenbezeichnung gibt einen Hinweis auf die Wechselstrom-Nennleistung (Ausgangsgröße) der Wechselrichter.
TL steht für Transformatorlos.

Sunny Central

Die Serie “Sunny Central” wurde speziell für den Einsatz in großen Photovoltaik-Kraftwerken und Freifeldanlagen entwickelt. Vom 100 Kilowatt-Sunny Central bis hin zum in Serie gefertigten Megawatt-Solar-Wechselrichter wird die gesamte Palette abgedeckt.

Sunny Central Produktfamilie - Bild: SMA

• SUNNY CENTRAL 100 Outdoor / 100 Indoor
• SUNNY CENTRAL 200 / 250 / 250HE / 350
• SUNNY CENTRAL 400LV / 400HE / 500HE / 630HE
• SUNNY CENTRAL 400MV / 500MV / 630MV
• SUNNY CENTRAL 800MV / 1000MV / 1250MV

Das Kürzel LV steht für Low Voltage. Für Solar-Module mit kleiner zulässiger Systemspannung.
Das Kürzel HE steht für High Efficiency.
Das Kürzel MV steht für Medium Voltage. Mit einer Arbeistspannung von 20 kV erfolgt die Einspeisung direkt in das Mittelspannungsnetz der regionalen Netzbetreiber. Vorteil: Durch den Wegfall des Niederspannungstrafos erhöht sich der Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringeren Wechselrichter-Kosten.

Die Zahl in der Typenbezeichnung gibt einen Hinweis auf die nominale Wechselstrom-Leisung der Wechselrichter. So  verfügt ein Sunny Central 1250 MV über eine Wechselstrom-Leistung von 1250 kW. Bei einer empfohlenen Photovoltaik-Leistung von max. 1420 kWp, reicht bereits eine dieser Stationen für einen Solarpark der 1MW-Klasse aus. Die schlüsselfertig gelieferten Betonkompaktstation ist mit 35 Tonnen allerdings ohnehin kein Leichtgewicht.

Wechselrichter Sunny Central 1250 MV - Bild: SMA

Kontakt:

SMA Solar Technology AG
Sonnenallee 1
34266 Niestetal, Germany
Tel.: +49 561 9522 4000
Fax: +49 561 9522 4040
E-Mail: Vertrieb@SMA.de
Freecall: 0800 78669269

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