Photovoltaik auf Bürogebäuden

Wenn wir unser Energiesystem auf erneuerbare Energien umstellen möchten, dann müssen wir uns vielen Herausforderungen stellen. Eine wird zwangsläufig sein, die dazu notwendigen Kapazitäten zu schaffen. Dabei werden die Nutzung von Solar- und Windenergie eine Vorreiterrolle übernehmen, da sie nicht nur die größten Potenziale aufweisen, sondern zudem nahezu überall verfügbar sind – wenn auch in unterschiedlichen Mengen.

Von vielen wird der Eingriff in die freie Marktwirtschaft durch Subventionen kritisiert, also warum nicht den Kapitalismus als Triebkraft verwenden, indem in das Baurecht eingegriffen wird. Dabei kann eine größere Bauhöhe erlaubt werden, in Abhängigkeit dessen wieviel Sonnenenergie nutzbar gemacht wird. Und sei es nur dadurch, dass höhere Raumhöhen gestattet werden, und das ohnehin erschlossene Volumen für die benötigte Technik überdeckt werden kann, denn oft genug wird Photovoltaik nicht realisiert, weil andere Technik ihr die Dachfläche streitig macht.

Gleichzeitig zeigt sich das Problem, dass sich einige Energiesektoren noch der Nutzung von erneuerbaren Potenzialen zum Teil verschließen, wie etwa der Wärme- und Transportsektor. Auch hier bieten die Gebäude die passende Schnittstelle um mittels Wärmepumpe die Bindung zum Wärmesektor zu schaffen – den die flächendeckenden Potenziale liegen in der Stromgewinnung aus erneuerbaren Energien.

Analyse von Solarenergie

Visualisierung der Stromproduktion aus PV-Modulen

Was in den folgenden Grafiken im Video zu sehen ist, stellt die Stromproduktion aus dem Jahre 2011 der Photovoltaikanlagen in Luxemburg mit einer installierten Peakleistung von 22 Megawatt dar.

Wie durch die grauen Kurven zu erkennen ist, unterliegt die Stromproduktion sehr starken Schwankungen, wobei sich gleich drei Herausforderungen für die Nutzung von PV-Strom ergeben. Zum einen ist das die eingespeiste Peakleistung, die sich zu jeder Jahreszeit an einem sonnigen Tag in der Mittagszeit ergeben kann. Zum anderen sind es die beiden Extreme von einer längeren Periode mit jeweils sehr viel oder nur wenig Sonne, die die meisten Speichertechnologien an ihre Grenzen bringen. Oft wird beanstandet, dass PV-Strom zu unberechenbar ist, um in einem Energiesystem genutzt werden, weil es ohnehin nur 950 bis 1050 Volllaststunden aufweist. Allerdings sollte bedacht werden, dass sich diese Volllaststunden nur auf den grauen Bereich verteilen können.

Wie verhält sich der PV-Ertrag saisonal?

In den Sommermonaten ist, wie zu erwarten, die Energieproduktion mit moderaten Schwankungen am höchsten, doch bereits im Wochenprofil ist zu erkennen, dass es durchaus bedeutende Unterschiede von Woche zu Woche geben kann und erst recht, wenn die Tagesproduktion verglichen wird, wenn diese im Sommer selbst unter jene von einigen Tage im Winter fallen kann.

Zeigt man die Tagesproduktion in Funktion der Tagesmitteltemperatur auf, so ist zu erkennen, dass der Wirkungsgrad bei steigenden Temperaturen sinkt. Trotz viel Sonnenschein sinkt die Peakleistung bei Tagesmitteltemperaturen über 20°C. Gleichzeitig können aber auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt noch Peakleistungen anfallen. Auch deshalb gibt es im Winter Tage mit entsprechend hoher Tagesproduktion. Allerdings fällt auf, dass bei Temperaturen zwischen -5°C und 10°C die meisten Tage mit sehr wenig Energie liegen.

Mit welcher Leistung kann gerechnet werden?

Wegen der vielen Nachtstunden ist die Solarproduktion oft auf 0%. Gleichzeitig fällt auf, dass die Leistung sehr selten über 70% der installierten Leistung liegt. Das führt dazu, dass die meiste Energie im Bereich  von 20 bis 65% gewonnen wird. So wurde 2011 90 % der Energie mit weniger als 65% der Peakleistung produziert.