PV-Dashboard Berlin

Für das PV-Dashboard wurde ein Datensatz aller geeigneten Berliner Dachflächen mit deren Neigung und Ausrichtung verwendet, um die potenzielle Solarstromproduktion möglichst detailliert zu berechnen. Die berechneten Zeitreihen können hier in viertelstündlicher Auflösung zur weiteren Verwendung heruntergeladen werden.

Methodik

In städtischen Gebieten können Photovoltaikanlagen auf Dächern einen signifikanten Beitrag zur Grünstromgewinnung vor Ort beitragen. In Berlin wurden rund 1,1 Millionen Teildachflächen als für die Solarstromproduktion geeignet identifiziert. Dies entspricht einer gesamten Fläche von ca. 66 Millionen m² auf welches sich eine Gesamtleistung von 8.894 MWp Photovoltaik installieren lassen könnte.

Wieviel vom Berliner Gesamtstrombedarf von reinem Solarstrom decken lässt, hängt jedoch nicht nur vom absoluten Ausbau installierter Leistung, sondern auch den vorherrschenden Wetterbedingungen und der zeitlichen Struktur von Stromerzeugung und Stromverbrauch ab. Letztere fallen im besten Fall zeitgleich und in gleicher Menge aus.

Energieberechnung

Das zeitliche Erzeugungsprofil und die absolute Stromproduktion einer PV-Anlage fällt je Neigung und Ausrichtung sehr unterschiedlich aus. So ist beispielsweise eine Südausrichtung zwar optimal, um den jährlichen Gesamtertrag zu maximieren, aber die Solarstromproduktion durch Anlagen mit einer Ost- oder Westausrichtung eher mit der zeitlichen Stromverbrauchsstruktur eines Haushalts kompatibel, da so eine höhere Produktion zu den Morgen- und Abendstunden erzielt wird.

Tagesstruktur der Solarstromproduktion 21. Juni

Tagesstruktur der Solarstromproduktion 21. Dezember

Das aus der detaillierten Berechnung der tatsächlichen Dachausrichtungen resultierende zeitliche Berliner Gesamtprofil der Solarstromerzeugung im Vergleich zu verschieden ausgerichteten Einzelanlagen unter wolkenlosen Bedingungen.

Ebenso ausschlaggebend für die Solarstromproduktion ist die Neigung der jeweiligen Dachflächen. Während Photovoltaikanlagen auf Flachdächern in einem für den Gesamtertrag optimalen Neigungswinkel von etwa 40° aufgestellt werden können, ist für den übrigen Teil des Berliner Solarpotenzials die Neigung vorbestimmt.

Für die Berechnung der Solarstromproduktionsszenarien wurden Daten zu Dachfläche, -neigung und -ausrichtung aus dreidimensionellen Gebäudedaten von der Berliner Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe zur Verfügung gestellt. Um die zeitliche Erzeugungsstruktur detailliert wiedergeben zu können wurden die 1,1 Mio. Teildachflächen nach ihrer Ausrichtung und dem Neigungsgrad in insgesamt 17.500 verschiedene Dachtypen kategorisiert, wobei für Flachdächer eine Südaufstellung angenommen wurde. Für jede dieser Gruppen wurde die Solarstromproduktion in viertelstündlicher Auflösung simuliert.

Dachneigung Anteile in m²

Wetterszenarien

Für einen bestimmten Ausbau bestimmen vor allem Solareinstrahlung und Temperatur die mögliche Stromerzeugung aus Photovoltaik. Um zu quantifizieren, mit welcher Wahrscheinlichkeit Berlin unter verschiedenen Ausbauszenarien welchen Autarkiegrad des Stromverbrauchs aus Solarstrom erreichen kann, muss das Solarstrompotenzial unter eine Vielzahl möglicher Wetterbedingungen evaluiert werden.

Mit Hilfe von Machine-Learning-Ansätzen von variate.energy wurden 10.000 synthetische Wetterjahre, bestehend aus globaler und diffuser Strahlungskomponente sowie Außentemperatur, in viertelstündlicher Auflösung generiert, um ein vollständiges Spektrum an zukünftigen lokalen Wetterszenarien abzudecken.

Indem synthetische Wetterszenarien mit Daten zu Dachneigung, -fläche und -ausrichtung kombiniert werden, lässt sich für jedes der 17.500 ermittelten Dachtypen die jeweilige Solarstromerzeugung unter den einzelnen Wetterszenarien ermitteln und Daten zum Stromverbrauch gegenüberstellen. So lassen sich die generierten Wetterszenarien in Hinblick auf die resultierende Stromdeckungsrate durch Solarstrom bewerten.

Ein "günstiges" Wetterjahr ist definiert als ein synthetisches Wetterjahr, unter welchem eine Stromdeckungsrate in den oberen 10% der Wahrscheinlichkeitsverteilung erreicht wird. Ein "schlechtes" Wetterjahr weist hingegen eine Stromdeckungsrate in den unteren 10% auf und ein "durchschnittliches" Wetterjahr eines mit einer Stromdeckungsrate im mittleren Bereich. Über Monte-Carlo-Verfahren lässt sich bestimmen, wie wahrscheinlich unterschiedliche Autarkiegrade unter unterschiedlichen Ausbauszenarien sind.

So kann ein Autarkiegrad von 25% bereits mit einem Ausbau von ca. 4200 MWp im Durchschnitt erreicht werden. Unter dem festgelegte Ausbauziel von 4400 MWp wird ein Autarkiegrad von mindestens 25% mit einer Wahrscheinlichkeit von 85% erreicht.