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PVGIS: Schritt für Schritt Anleitung, um den Ertrag deiner PV-Anlage zu berechnen

Das PVGIS ist ein kostenloses Online-Tool, mit dem man den Ertrag einer Photovoltaik-Anlage berechnen kann. Die Abkürzing PVGIS steht für steht für Photovoltaic Geographical Information System.

Was ist das PVGIS und wozu brauche ich es?

Die Europäische Kommission stellt das PVGIS für jeden kostenlos zur Verfügung. Mit dem Tool kannst du vor der Installation deiner PV-Anlage berechnen, welchen Ertrag du erwarten kannst. Das Ganze funktioniert ohne Anmeldung oder Eingabe persönlicher Daten. Du bekommst sofort das Ergebnis der Berechnung.

Die Grundlage dafür bietet eine Datenbank mit real gemessenen Werten der Sonneneinstrahlung. Somit bekommst du verlässliche Werte für den Ertrag deiner PV-Anlage.

PVGIS Anleitung
So sieht das PVGIS aus

Anleitung zur Verwendung des PVGIS

Leider ist das PVGIS in der aktuellen Version 5 nicht in einer deutschen Version verfügbar. Deshalb gebe ich hier eine Schritt für Schritt Anleitung, wie du den Ertrag deiner PV-Anlage berechnen kannst.

Hier findest du das PVGIS:
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html

Wie verwende ich das PVGIS?

Für die Berechnung deiner PV-Anlage mit dem PVGIS brauchst du ein paar Daten. Die meisten davon sind ganz einfach und ich komme darauf beim jeweiligen Schritt. Los geht es mit dem Standort

Standort der PV-Anlage

Zuerst brauchst du die Adresse der PV-Anlage. Du kannst die Adresse im Eingabefeld unter der Karte eingeben und suchen. Alternativ kannst du auch einfach in die Karte zoomen und einfach den Standort anklicken. damit wird automatisch die Position gewählt.

PVGIS Adresse eingeben

Art der Berechnung

Du hast mehrere Möglichkeiten für die Berechnung bzw. die Datenausgabe. Diese kannst du in der Auswahl rechts neben der Karte wählen. Für diese Anleitung wähle ich „Grid Connected“ für die Berechnung einer PV-Anlage, die ans Stromnetz angeschlossen ist. Die anderen Optionen bespreche ich weiter unten kurz.

PVGIS Anleitung Berechnungsart

Upload des Horizonts

Du hast die Möglichkeit eine Datei mit dem Abbild des Horizonts hochzuladen. Damit kann der Einfluss von Schatten auf der PV_Anlage berechnet werden. Für diese Berechnung werde ich mit dem vorgegebenen Horizont rechnen. Dies wird für die meisten Fälle das richtige Ergebnis geben.

Solltest du dir eine Anleitung für die Erstellung einer Horizon-Datei wünschen, schreib mir in den Kommentaren dazu.

Auswahl der Datenbank

Du hast die Auswahl zwischen vier verschiedenen Datenbanken für die „Solar Radiation Database“. Hier sind unterschiedliche Werte für die Sonneneinstrahlung an deinem Standort gespeichert.

Die wichtigsten beiden Datenbanken hier sind „PVGIS-CMSAF“ und „PVGIS-SARAH“. Beide Datenbanken basieren auf den selben Messungen. Diese werden jede Stunde von einem Satellit durchgeführt. Daraus wird ein Durchschnittwert für die Strahlung über die letzten 20 Jahre ermittelt.

Mit der neuen Berechnungsmethode SARAH erhält man exaktere Werte als mit CMSAF. Für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit deiner PV-Anlage verwendest du am besten die Datenbank PVGIS-SARAH.

Die beiden anderen Strahlungs-Datenbanken sind nicht für Deutschland bzw. Mitteleuropa gedacht. Mit „ERA5“ bekommt bessere Ergebnisse für Südeuropa. Die Datenbank „COSMO“ ist besonders für Nordeuropa geeignet.

PV-Technologie

Im nächsten Schritt wählst du aus, woraus deine PV-Module bestehen sollen. Du hast hier drei Möglichkeiten:

  • Cristalline Silicon: Silizium
  • CIS: Dünnschichtmodule als CIS- oder CIGS-Solarzelle
  • CdTe: Dünnschichtmodule aus CdTe
PV-Technologie: Silizium und Dünnschicht

Auch wenn du hier drei Auswahlmöglichkeiten hast, die meisten PV-Anlagen verwenden PV-Module aus Silizium. Hier werden monokristalline und polykristalline Zellen zusammengefasst. Du kannst diese Auswahl für deine PV-Anlage verwenden.

Installierte Leistung der PV-Anlage: kWp

Hier gibst du die Nennleistung bzw. die installierte Leistung deiner PV-Anlage ein. Diese Nennleistung bezeichnet man oft mit kWp, Kilowatt Peak.

Die meisten PV-Module haben eine Nennleistung von 250 Wp (also 0,25 kWp) bis 350 Wp. Wenn deine Anlage also aus 10 Modulen mit jeweils 300 Wp besteht, hat die gesamte Anlage eine installierte Leistung von 3 kWp.

Wenn du noch nicht weißt, wie groß deine PV-Anlage werden soll, kannst du hier einfach „1 kWp“ eingeben. Dadurch bekommst du einen standardisierten Wert, den du später einfach für deine Anlage verwenden kannst. Damit kannst du auch unterschiedliche Standorte für PV-Anlagen miteinander vergleichen.

Systemverluste der PV-Anlage: System Loss

Die verschiedenen Komponenten deiner PV-Anlage, z.B. Kabel und Wechselrichter, verlieren Energie während sie ihre Arbeit verrichten. Deshalb wird sowohl für die Komponenten als auch für die ganze Anlage immer ein Wirkungsgrad in Prozent angegeben. Die Verlustleistung, System Loss, ist das Gegenteil des Wirkungsgrads. Bei 90% Wirkungsgrad hat man eine Verlustleistung von 10%.

Im Punkt „System Loss“ musst du nicht viel tun. Hier kannst du die Verlustleistung deiner PV-Anlage eingeben. Standardmäßig sind hier 14% eingegeben. Das ist ein realistischer Wert, den du so belassen kannst. Wenn du den Wert deiner Anlage schon kennst, kannst du natürlich diesen eintragen.

Installierte Leistung und Wirkungsgrad

https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland.pdf

Art der Montage: Mounting Position

Hier hast du zwei Möglichkeiten:

  • Free-standing: Frei stehend montiert
  • Building integrated: Ins Gebäude bzw. ins Dach integriert

Beachte hier, dass ins Gebäude integriert wirklich meint, dass die PV-Module Teil des Gebäudes sind. In den meisten fällen wird eine PV-Anlage auf dem Dach auf kleinen Ständern montiert. Das bedeutet, dass sich die Anlage eigentlich über dem Dach befindet.

Dies hat große Vorteile bei der Belüftung der Module. Wenn hinter den Modulen die Luft zirkulieren kann, heizen sich diese in der Sonne nicht so stark auf und produzieren mehr Energie. Das ist nicht der Fall, wenn die PV-Module Teil des Gebäudes sind.

Deshalb wählst du bei einer PV-Anlage, die auf Ständern über dem Dach angebracht sind „Free-standing“ aus.

PVGIS Anleitung: Mounting Postition

Slope: Neigung der PV-Module

Beim Punkt „Slope“ gibst du einfach die Neigung der PV-Module ein. Eine horizontal auf dem Flachdach liegende PV-Anlage hat Null Grad Neigung. Dagegen haben an der Fassade angebrachte Module 90 Grad Neigung.

Meistens richtet man sich bei der Neigung der PV-Anlage nach der Neigung des Daches. Gewöhnlich haben PV-Module deshalb bei uns rund 30° bis 35° Neigung.

PVGIS Anleitung Dachneigung

Azimuth: Abweichung von der Ausrichtung nach Süden

Idealerweise ist eine PV-Anlage nach Süden ausgerichtet, da hier die Sonneneinstrahlung am stärksten ist. Allerdings muss man bei einer Montage auf dem Dach natürlich die Ausrichtung des Daches berücksichtigen.

Bei der Eingabe hier bedeutet 0° eine Ausrichtung nach Süden. Die Ausrichtung nach Osten entspricht -90°. Dementsprechend bedeutet eine Ausrichtung nach Westen einen Wert von 90°.

PVGIS Ausrichtung nach Süden

Optimierung der Neigung und Ausrichtung

Statt fertige Größen für die Neigung und Ausrichtung deiner PV-Module anzugeben, kannst du diese auch optimieren lassen. Dies ist hilfreich, wenn du z.B. eine Anlage auf einem Flachdach installierst. Im Gegensatz zur Montage auf einem Satteldach, hast du hier die Möglichkeit, diese Werte selbst zu beeinflussen.

Die optimale Ausrichtung kann beeinflusst werden durch Schatten, die auf deine PV-Anlage treffen könnten. Dadurch ergeben sich an unterschiedlichen Standorten unterschiedliche optimale Ausrichtungen.

Dagegen wird die Neigung der Anlage hauptsächlich durch den Breitengrad des Standorts beeinflusst. Das bedeutet, dass deine PV-Module im Norden steiler stehen sollten als im Süden. Somit können sie mehr direktes Sonnenlicht einfangen.

Optimale Neigung und Ausrichtung berechnen

Was das im Ergebnis bedeutet, siehst du weiter unten in der Beispielrechnung.

PV electricity price: Berechnung des Strompreises

Mit dem PVGIS kannst du auch gleich ausrechnen, ob sich deine PV-Anlage lohnt. Hier brauchst du mehrere Angaben.

  • PV system cost: Preis der PV-Anlage inlusive Montage
  • Interest: Zinssatz bei Finanzierung der Anlage
  • Lifetime: Lebensdauer der Anlage

Vielleicht hast du schon ein Angebot eines Installateurs mit einem Preis für die gesamte PV-Anlage. In diesem Fall trägst du einfach diesen Preis in Euro bei „PV system price“ ein. Wenn du noch kein Angebot hast, kannst du als Daumenwert rund 1.500 Euro bis 1.700 Euro pro kWp installierter Leistung eingeben.

Falls du die Anlage mit einem Kredit finanzierts, trägst du bei „Interest“ den jährlichen Zinssatz ein. Wenn du die Anlage von deinem Ersparten bezahlst, kannst du hier einfach „0“ eingeben.

Bei „Lifetime“ trägst du die Lebenserwartung der PV-Anlage ein. Ich empfehle dir, hier 20 Jahre einzugeben. Dies ist der Zeitraum, in dem du die staatlich garantierte Einspeisevergütung für deinen Strom bekommst. Nur damit ist die wirtschaftliche Planung machbar.

PV-Anlage Preis

Allerdings kann man bei neuen PV-Anlagen eher von einer Lebensdauer von 30 Jahren ausgehen. So dass du hier sehen kannst, was dich eine Kilowattstunde Strom aus der PV-Anlage kostet, wenn du sie selbst verbrauchst.

Berechnung durchführen

Mit Klick auf den Button „Visualize results“ bekommst du unterhalb der Eingabefelder das Ergebnis der Berechnung angezeigt. Die Möglichkeit der Downloads lasse ich hier aus, da die Daten hier nur weniger übersichtlich dargestellt sind.

Das Ergebnis der Berechnung bespreche ich genauer in der Beispielrechnung.

PVGIS Beispielrechnung des PV-Ertrags

Um die Berechnung und die Funktionsweise des PVGIS besser zu verstehen, mache ich hier eine kurze Beispielrechnung. Die Berechnung erfolgt für eine PV-Anlage, die ans öffentliche Stromnetz angeschlossen ist und für den Strom die Einspeisevergütung erhält.

Dabei nehme ich einige Werte an:

Standort:München
Strahlungsdatenbank:PVGIS-SARAH
PV Technologie:Multikristallines Silizium
Installierte Leistung:1 kWp
Systemverlust:14%
Montageart:Freistehend
Neigung:35°
Ausrichtung:Südwest 45°
Anlagenkosten:1.500 €
Zinssatz:0%
Lebensdauer:20 Jahre

Erste Berechnung

Nachdem ich alles eingegeben habe, lasse ich die Berechnung laufen. Dabei erhalte ich folgendes Ergebnis:

PVGIS Ergebnis der Ertragsrechnung

Hier erhalte ich zwei Bilder mit der monatlichen Stromproduktion und dem Horizont. Viel wichtiger ist allerdings die Tabelle mit den errechneten Werten. Hier habe ich nur die wichtigeren Werte aufgeführt:

Slope angle:Neigung:35°
Azimuth angle:Ausrichtung:45°
Yearly PV energy production:Jährliche Energieproduktion:1030 kWh
Yearly in-plane irradiation:Jährliche Einstrahlung:1290 kWh/m²
Total loss:Gesamte Verluste:-20,6 %
PV electricity cost per kWHKosten pro kWh:0,102 €

Du siehst in den ersten beiden Reihen der Tabelle die Neigung und die Ausrichtung. Diese habe ich selbst festgelegt und sind somit kein Berechnungsergebnis. Allerdings bietet das PVGIS auch die Möglichkeit, für Neigung und Ausrichtung die optimalen Werte zu berechnen. Das mache ich weiter unten in der zweiten Berechnung.

Für die jährliche Energieproduktion, also den Ertrag, kann ich 1030 kWh erwarten. Die installierte Leistung beträgt 1 kWp. Somit kann ich den Ertrag auch hochrechnen auf größere Anlagen. Eine PV-Anlage mit 4 kWp würde somit 4120 kWh Strom pro Jahr erzeugen.

Die Jährliche Einstrahlung auf die PV-Anlage hängt hauptsächlich vom Standort ab. Diese kann aber auch von Bäumen oder anderen Schattenspendern verringert werden.

Bei den Kosten pro kWh entscheidet sich, ob sich die Investition in eine PV-Anlage für dich lohnt. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten: Die Einspeisung ins Stromnetz mit der Bezahlung durch die Einspeisevergütung oder den Eigenverbrauch. Da der Eigenverbrauch sehr stark von der Größe der Anlage und deinem Haushalt abhängt, beschränke ich mich hier auf die Einspeisevergütung.

Für eine Jahr 2019 installierte PV-Anlage bekommst du 10 bis 10,6 Cent pro kWh, die du ins Strometz einspeist. Bei dieser Berechnung kostet eine Kilowattstunde aber 10,2 Cent in der Erzeugung. Somit erwirtschaftet diese Anlage keine Rendite. Damit sich die Investition lohnt, muss entweder der Preis sinken oder der Ertrag erhöht werden. Bei der zweiten Rechnung werde ich die optimale Neigung und die Ausrichtung der PV-Module berechnen. Vielleicht lohnt sich die Investition dann.

Optimierung der PV-Anlage mit dem PVGIS

Für die zweite Berechnung lasse ich alle Eingaben gleich. Allerdings gebe ich weder Neigung noch Ausrichtung der PV-Module vor, sondern lasse diese optimieren. Dafür setze ich ein Häkchen im Kasten bei „Optimize slope and azimuth“. Bei der Berechnung erhalte ich folgendes Ergebnis:

Slope angle:Neigung:38°
Azimuth angle:Ausrichtung:
Yearly PV energy production:Jährliche Energieproduktion:1100 kWh
Yearly in-plane irradiation:Jährliche Einstrahlung:1370 kWh/m²
Total loss:Gesamte Verluste:-20,10 %
PV electricity cost per kWHKosten pro kWh:0,095 €

Auf Basis der Berechnung muss ich diese Anlage nun nach Süden ausrichten. Die Neigung beträgt im besten Fall 38°.

Mit dieser PV-Anlage kostet eine kWh Strom nur noch 9,5 Cent in der Erzeugung. Somit kann ich mit der Einspeisevergütung von 10,5 Cent pro kWh eine Rendite von rund 10% erwarten. Die PV-Anlage ist demnach nach rund 10 Jahren abbezahlt.

Höhere PV-Rendite mit Eigenverbrauch

Die Rechnung sieht ganz anders aus, wenn du den erzeugten Strom nicht komplett in das Stromnetz einspeist, sondern einen Teil selbst verbrauchst. Für den eingespeisten Strom bekommst du nur rund 10 Cent pro kWh an Einspeisevergütung.

Stattdessen sparst du bei Strom, den du im eigenen Haus verbrauchst pro Kilowattstunde rund 30 Cent ein. Das ist der Betrag, den du sonst an deinen Energieversorger bezahlen müsstest.

Auch ohne Batteriespeicher kannst du rund 30 % des erzeugten Stroms selbst verbrauchen. Bei 1000 kWh erzeugten Stroms speist du also 700 kWh ins Stromnetz ein und erhältst dafür jeweils 10 ct/kWh. Die restlichen 300 kWh verbrauchst du selbst und sparst dafür 30 ct/kWh. Dadurch erreichst du einen durchschnittlichen Erlös von 16 Cent pro kWh.

Photoviltaik Rendite abhängig vom Eigenverbrauch

In den Beispielrechnungen kostet die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom zwischen 9,5 und 10,5 Cent. Bei einem Erlö-s von 16 ct/kWh lohnt sich eine solche Anlage jederzeit.

Zusammenfassung

Das PVGIS bietet eine gute, zugängliche Möglichkeit, um den zu erwartenden Ertrag einer Photovoltaik-Anlage zu berechnen. Wenn du dich ein, zwei mal durch die Eingaben durchgeklickt hast, wirst du schnell damit zurecht kommen.

Der große Vorteil des PVGIS-Tools ist, dass du hier auch gleich die optimalen Werte für deine PV-Anlage berechnen kannst.

Hier kannst du das PVGIS finden:
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html

Wenn du noch Fragen hast, schreibe mir dazu einen Kommentar!

dominikstuerzer

5 thoughts on “PVGIS: Schritt für Schritt Anleitung, um den Ertrag deiner PV-Anlage zu berechnen

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  2. Hallo Dominik
    im alten PVGIS konnte der Horizont als *.txt Datei exportiert werden (Bsp. Azimut -180 Höhe x; Azim. -172,5 Höhe x; Azim. -165 Höhe x; usw.) für die weitere Verwendung in anderen Programmen.
    In dieser neuen Version geht das nicht mehr oder?

  3. Hallo Herr Stuerzer,

    welche Methode würden Sie zur Erstellung einer Horizont-Datei nehmen? Über Excel? Haben Sie eine Anleitung dazu parat?

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