Die GeoFly GmbH aus Magdeburg hat ein neues Werkzeug für die Analyse des solaren Potenzials von Freiflächen entwickelt. Dabei erlaubt das Tool die Anwendung auf jede erdenkliche Fläche.
Die GeoFly GmbH aus Magdeburg hat unter anderem die potenzielle Solarkapazität der Münchener Frauenkirche ermittelt. Foto: GeoFly GmbH
Erneuerbare Energien spielen in Zeiten des Klimawandels eine immer größere Rolle. Neben der Stromerzeugung aus Windkraft oder Biomasse ist auch die Sonnenenergie eine der führenden Energieträger in Deutschland. So erfreuen sich Photovoltaikanlagen und Solarthermie immer größerer Beliebtheit. Gerade in Hinblick auf Umweltschutz, Autarkie und Elektromobilität kann diese eigenproduzierte Solarenergie einen Beitrag leisten. Dabei ist zu beachten, dass jedes Dach und andere bauliche Anlagen eine eigene Solarkapazität in Abhängigkeit von Sonnenstand und Jahreszeit besitzen. Weiteren Einfluss auf die Solarkapazität haben Abschattungen durch Geländeeigenschaften und benachbarte Objekte. Mit dem Wissen über die Solarkapazität der Dachflächen lassen sich Voraussagen zu dem Energiegewinnungspotenzial aus Photovoltaik oder Solarthermie treffen.
Neben der neuen, interaktiven Solaranalyse auf der Basis des Online-Portals OBVIEWSLY bietet die GeoFly GmbH aus Magdeburg ihren Kunden zum Thema Solarpotential bereits seit dem Jahr 2008 einen Komplettservice von der Befliegung, über das Oberflächenmodell bis hin zum fertigen Solarpotential-Portal an. Als Grundlage für die Solaranalyse dient dabei ein Oberflächenmodell mit einer Bodenauflösung von mindesten 50 Zentimetern. Diese Daten lassen sich grundsätzlich aus zwei Verfahren ermitteln – dem Bildflug oder aus einem Laserscan.
Bildflug vs. 3D-Laserscan
Beim Bildflug besteht die Möglichkeit eine Befliegung mit hochauflösenden Luftbildern durchzuführen. Diese Bilder werden anschließend photogrammetrisch ausgewertet und ein dreidimensionales Objektmodell erstellt, das alle Höhen-, und Neigungswinkel enthält. Anhand dieses Modells ist es möglich die Solarkapazität eines jeden erfassten Objektes zu berechnen. Durch die in den Luftbildern enthaltenen Informationen können gleichzeitig bestehende Dachaufbauten und bereits vorhandene Anlagen erfasst und bei der Berechnung berücksichtigt werden.
Die zweite Möglichkeit zur Erstellung des Solarkatasters ist die Berechnung auf der Grundlage eines Airborne Laserscans. Dieser liefert ein dreidimensionales Objektmodell, das alle erforderlichen Informationen beinhaltet. Mit diesen Informationen kann ebenfalls die Solarkapazität von allen erfassten Objekten berechnet werden. Im Unterschied zum Bildflug gibt es allerdings keine zusätzlichen bildhaften Informationen, die einen Rückschluss auf bereits vorhandene Solaranlagen zulassen.
Klassifizierung der Solarkapazität
Mit diesen Technologien ermöglicht die GeoFly GmbH die Berechnung der Solarkapazität von Gebäuden, die automatische 3D-Erfassung der Dachflächen und die Klassifizierung der Solarkapazität auf Grundlage von Dachneigung, Dachausrichtung und Abschattung durch benachbarte Bauwerke sowie das Gelände. Alle Daten werden in übersichtlicher Visualisierung, unter Verwendung von Luftbildern und topographischen Karten, aufbereitet.
Einen völlig neuen Ansatz der Potentialanalyse einzelner Objekte bietet das Tool „Solarpotential“ im webbasierten Schrägbildviewer OBVIEWSLY der GeoFly GmbH. Dieses einfach zu bedienende Analysewerkzeug wird auf Dach- und Freiflächen im 3D-Modus angewendet und simuliert Lichteinfall und Verschattung direkt im dreidimensionalen Stadtmodell. Dabei kann die Analyse für den gesamten Jahresverlauf vorgenommen werden. Der Vorteil des Tools gegenüber dem klassischen Solarportal ist die variable Anwendung auf jede erdenkliche Freifläche. Dabei kann der Anwender die Planung einer neuen Solaranlage an einer beliebigen Stelle im Modell durchführen und ist nicht an bestehende Dachflächen gebunden, wie es üblicherweise in Solarkatastern der Fall ist.
Schritt für Schritt: Wie die Analyse funktioniert
Im ersten Schritt der Analyse im Solarpotential-Tool erfolgt die Freihanddefinition der zu bestimmenden Fläche direkt in der dreidimensionalen Ansicht. Ist die Fläche definiert, kann die Geometrie im Detail noch verfeinert werden. Im zweiten Schritt erfolgt die Verschattungsanalyse, die sowohl Nah- als auch Fernverschattungen berücksichtigt. Hier hat der Nutzer die Möglichkeit die Verschattung der Fläche im Jahresverlauf anzusehen. Dabei wird nicht nur der zu analysierende Monat definiert, auch die Verschattung im Tagesverlauf wird visualisiert. Im Anschluss kann bereits das Exposé erstellt werden. Dieses beinhaltet neben allgemeinen Angaben zur definierten Fläche, wie der Größe, Ausrichtung oder Neigung auch die mittlere jährliche Leistung in Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²).
Im Detail wird der Energieertrag von Photovoltaikanlagen und deren verschiedenen Zelltypen aufgelistet sowie der durchschnittliche Wirkungsgrad der jeweiligen Zelltypen dargestellt, ebenso der Wärmeertrag aus Solarthermieanlagen. Zusätzliche Diagramme veranschaulichen die Sonneneinstrahlung auf der gewählten Fläche im Jahres- und Tagesverlauf. Dabei berücksichtigt der tatsächliche direkte Bestrahlungsanteil auch die Verschattung durch umliegende Bebauung und Bepflanzung. Dieser Wert gibt dem Betrachter Auskunft darüber, wieviel Prozent der gewählten Fläche im Jahresverlauf zur Nutzung von Sonnenenergie geeignet ist.
Diesen Service bietet die GeoFly GmbH für jedes Bildfluggebiet an, für welches ein 3D-Mesh berechnet werden kann. 3D-Meshes werden gewöhnlich aus Schrägbildbefliegungen gewonnen, können aber auch aus Nadirbildflügen hergestellt werden, die für die Produktion von True-Orthophotos vorgesehen sind.
Wie OBVIEWSLY 4.0 funktioniert und welche Vorteile das Tool bietet, erfahren Sie im Video. (jr)