Berechnung des Potenzials: Stadt Nürtingen

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Berechnungsgrundlagen

Grundlage für die Potenzialberechnung bildet die in den Jahren 2000 bis 2003 von der Firma TopScan landesweit durchgeführte Laserscannerbefliegung. Beim Laserscannerverfahren werden aus einem Flugzeug heraus Laserstrahlen auf die Bodenoberfläche abgegeben, die dort reflektiert und am Flugzeug wieder empfangen werden. Ergebnis sind unregelmäßig verteilte Punkte, denen eine Höheninformation zugeordnet ist. Aus der Zeitdifferenz zwischen Senden des Strahls und Empfangen der Reflexion lässt sich der Abstand zwischen reflektierender Oberfläche und Flugzeug ermitteln. Durch genaue GPS-Navigation kann die Höhe der Oberfläche über Normal Null bestimmt werden.

Eine Besonderheit des Verfahrens ist, dass der abgegeben Laserstrahl wegen der Höhendifferenz zum Flugzeug als Kreisfläche am Boden ankommt. Dadurch können von einem Strahl mehrere Reflexionen registriert werden, die sich in ihrer Zeitdauer unterscheiden. Zuerst registrierte Reflexionen werden als Firstpuls bezeichnet und bilden die Vegetation ab, zuletzt registrierte Reflexionen werden als Lastpuls bezeichnet und bilden den Grund ab

(alle Angaben aus SCHLEYER 2001).

Berechnung der Eignungsklassen

Aus den Punktdaten wurden an der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen mittels eines Geographischen Informationssystems Gelände- und Oberflächenmodelle berechnet, mit denen weitere Analysen durchgeführt werden konnten. Die Eignung eines Daches als Standort für eine Solaranlage berechnet sich im Wesentlichen aus den drei Komponenten Ausrichtung, Neigung und Verschattung.

Zur Stromerzeugung wird eine Südausrichtung bei einem Neigungswinkel von 32° als optimal angesehen.

Auf eine unverschattete Fläche mit dieser Ausrichtung trifft in Nürtingen eine Strahlung von ca. 1245 kWh/m² ein. Je weiter man sich von den optimalen Neigungs- und Ausrichtungswinkeln entfernt, desto geringer wird die Einstrahlungsmenge und damit der Stromertrag. Je nach Verschattungsgrad ergibt sich noch zusätzlich einen Abschlag. Eine Fläche die weniger als 70% der maximalen Strahlungsmenge aufnehmen kann, wird als ungeeignet bewertet. Für die Berechnung des Schattenwurfes wurde ein Verschattungsmodell erstellt, welches sich aus den Schlagschatten von 120 Einzelzeitpunkten eines Jahres zusammensetzt. In diesem Modell sind die Geländeoberfläche, die Gebäude und größere Gehölzstrukturen berücksichtigt. Aufgrund der schon etwas älteren Berechnungsgrundlage wurde darauf verzichtet, Einzelgehölze in die Berechnung zu integrieren.

Ein weiterer Faktor für die Eignung von Dachflächen als Standort für Solaranlagen ist die zu erreichende Mindestgröße einer zusammenhängenden geeigneten Fläche (siehe „Mindestgrößen“), ab der sich die Installation einer Anlage rentiert. Im Auskunftssystem können sie zwischen der Darstellung der Eignung für Solarthermie und für Photovoltaik wechseln. Grundsätzlich ist das Berechnungsverfahren aber gleich.

Fehlerkorrektur

Für die Berechnung des Solarpotenzials standen drei unterschiedliche Datengrundlagen zur Verfügung. Dies sind die Laserscannerdaten aus den Jahren 2000 bis 2003, Luftbilder aus dem Jahr 2008 und Gebäudeflurstücke mit Stand von Februar 2009. Wie sich herausstellte, würden wegen der weit auseinander liegenden Entstehungszeitpunkte der Datengrundlagen viele Dachflächen falsch berechnet. So wurden seit der Laserscannerbefliegung im Stadtgebiet rund 1100 Gebäude neu erstellt, für die nun keine Höhendaten vorliegen. Für diese Gebäude konnte keine Berechung erfolgen. Auch wurden einige Häuser abgerissen, die Gebäudeflurstücke sind jedoch noch vorhanden. In solch einem Fall würde ein Potenzial für ein Gebäude berechnet, welches gar nicht mehr vorhanden ist. Eine weitere Fehlerquelle bildeten die Laserscannerdaten selbst. Auf rund 700 Dachflächen war die Reflexion der Laserstrahlen nicht ausreichend um eine korrekte Dachform zu berechnen.

Insgesamt konnten von etwa 10% der Dachflächen Nürtingens keine Potenzialberechnungen durchgeführt werden. Bei diesen Gebäuden wurde versucht, anhand von Luftbild und Photographien die Potenzialwerte von ähnlichen Dachflächen zu übertragen. Flächen, bei denen händisch Werte eingetragen wurden, sind in der Kartenauskunft mit einer entsprechenden Anmerkung versehen worden. Ebenfalls wurde vermerkt, wenn die Dachfläche aus nutzungs- oder baulich bedingten Gründen für die Aufstellung einer Solaranlage ungeeignet sein könnte. Dies ist zum Beispiel der Fall wenn Terrassenflächen in das Dach integriert sind.