Solarstrahlungskarten und Erträge von PV-Anlagen: Ergebnisvergleich in Sachsen

Während bei großen PV-Anlagen (etwa > 100 kW) die Messung der Einstrahlung in Modulebene inzwischen zum Standard der installierten Messtechnik gehört, sind die Betreiber von kleineren Anlagen zur Überwachung der korrekten Funktion ihrer Anlage auf den Vergleich mit externen Daten angewiesen. Dazu werden von verschiedenen Anbietern z. B. monatliche Überprüfungen der Erträge unter Berücksichtigung der meist aus Satellitendaten bestimmten lokalen Globalstrahlung und der konkreten Anlagenkonfiguration vorgeschlagen. Andererseits werden auch monatliche bzw. jährliche Einstrahlungskarten veröffentlicht, die es jedem Anlagenbetreiber grundsätzlich ermöglichen eigene Einschätzungen der erzielten Erträge vorzunehmen. Das letztgenannte Vorgehen soll anhand einiger Anlagen aus Sachsen verifiziert werden.
Die Untersuchungen wurden für das Jahr 2004 vorgenommen. Dazu stand der vom DWD erstellte Solarstrahlungsatlas zur Verfügung. Er basier auf den Bodenmessungen von fast 40 über Deutschland verteilten Messstationen. Da diese Messungen nicht flächendeckend sind, werden sie mit aus Satellitendaten abgeleiteten Globalstrahlungsinformation kombiniert.
Eine zweite Einstrahlungskarte wurde an der Universität Oldenburg aus Satellitendaten erzeugt. Sie wurde (ausschließlich) aus Bildern des meteorologischen Satelliten Meteosat-7 mit einer für Deutschland angepassten Version der Heliosat-1 Methode abgeleitet. Die räumliche Auflösung der Karte beträgt ca. 5 x 5 km.
Für die Verifikation wurden aus über 200 PV-Anlagen in Sachsen die 20 Anlagen mit den höchsten Jahreserträgen in 2004 ausgewählt. Dieses Auswahlprinzip garantierte, dass nur (verschattungsfreie) Anlagen mit optimaler Ausrichtung sowie in technisch einwandfreien Zustand einbezogen wurden. Die Erträge der Anlagen lagen durchweg über 900 kWh/kW, ihre räumliche Verteilung ist im Bild 1 zu sehen.
Die Einstrahlung im Jahr 2004 wich in Sachsen nur geringfügig vom solaren ""Normaljahr" ab (Globalstrahlung in Dresden ca. 4% über langjährigem Mittelwert). Nach beiden Karten treten in Sachsen (abgesehen von den höheren Mittelgebirgsregionen) Einstrahlungen zwischen 1040 und 1100 kWh/m² auf, als Gebiet höchster Einstrahlung wird übereinstimmend ein Gebiet westlich von Meißen ausgewiesen. Letztere stimmt auch mit den Werten der Bodenstationen überein. Für die übrigen Gebiete treten zwischen den Karten teilweise Unterschiede in der Einstrahlung von mehr als einer Klasse (20 kWh/m²) auf.
Der Vergleich der Standorte der betrachteten PV-Anlagen mit den von den Karten angegebenen Einstrahlungsgebieten (unterteilt nach Klassen mit 20 kWh/m² führte zu einem überraschenden Ergebnis: Die Anlagenstandorte scheinen eher gleichverteilt als mit den Einstrahlungsgebieten korreliert.
Ein belastbarer Vergleich von jährlichen Einstrahlungen aus Karten mit den Erträgen von (gut orientierten und technisch einwandfreien) PV-Anlagen an konkreten Standorten ist offenbar nicht ohne weiteres möglich.
Als mögliche Ursachen kommen – neben Fehlern in der Datenbasis der Karten - Interpolationsfehler und eine zu starke Generalisierung bei der grafischen Darstellung in Betracht. U.U. muss auch auf monatliche Einstrahlungskarten zurückgegriffen werden, um eine bessere Verifikation der Anlagenerträge zu erreichen.