Schloss Neuschwanstein ist weltberühmt. In den späten 1880er Jahren erbaut, liegt es auf einer zerklüfteten Anhöhe nahe der deutsch-österreichischen Grenze und bietet einen Ausblick auf Hohenschwangau. Das berühmte Gebäude diente sogar als Vorlage für das Märchenschloss von Walt Disney.
Mit Photovoltaik hat das Schloss allerdings nichts zu tun. Noch nicht. Denn vielleicht würde sich eine Anlage auf den berühmten Gemäuern ja lohnen? Auf jeden Fall können wir am Beispiel von Schloss Neuschwanstein die Design-Tools, das Solarpotenzial und die Bestrahlungsstärke-Engine von Aurora schön auf die Probe stellen. Außerdem eignet der Standort sich aufgrund seiner gebirgigen Lage auch gut für einen Test der Horizontverschattungsfunktion von Aurora, die die Verschattungseffekte des umliegenden Geländes berücksichtigt.
Modellierung des Schlosses
Zuerst erstellten wir ein genaues 3D-Modell des Schlosses, um herauszufinden, ob sich an diesem Standort eine Solaranlage umsetzen lässt. Ein solches 3D-Modell ermöglicht es, die Verschattung am Projektstandort und die beste Platzierung der PV-Module genau zu bestimmen.
Das Gelände verstehen: Globales Google HD und LIDAR
Die präzise Modellierung dieses komplexen Standorts wurde durch robustes LiDAR-Laserscanning, das 3D-Daten produziert, erleichtert. Mit LiDAR (Light Detection and Ranging) lassen sich die Höhen und Neigungen von Dächern, Türmen und Bäumen leicht bestimmen, sodass wir sicherstellen können, dass unsere Fernanalyse genau ist.
Dank unserer Partnerschaft mit Google können Nutzer auf der ganzen Welt auf LiDAR und gestochen scharfe Bilder zugreifen. Erfahren Sie hier mehr über die Partnerschaft und die Abdeckung der Satellitenbilder.
Ein genaues 3D-Modell erstellen
Muss ein kompliziertes Gebäude wie Schloss Neuschwanstein modelliert werden, empfiehlt es sich, mehrere kleinere Dachabschnitte zu kombinieren.
Unser erster Schritt besteht darin, die rechteckigen Hauptabschnitte des Daches mit dem SmartRoof-Tool von Aurora zu skizzieren und dann eine steile Schräge an beiden Seiten anzuwenden. Um sicherzustellen, dass wir die richtigen Abmessungen verwenden, passen wir mithilfe der Option „Gebäude automatisch anpassen” die Schräge der Dachflächen an die LiDAR-Punktwolke und die tatsächlichen Bedingungen vor Ort an.
Die Türme modellieren wir durch die Erstellung eines hohen kreisförmigen Hindernisses (auch hier hilft uns die Funktion “Gebäude automatisch anpassen“, um die Höhe mit LiDAR genau zu modellieren). Um schließlich die kegelförmigen Dächer zu erstellen, zeichnen wir den Umriss des Daches nach. Wenn alle Kantenlängen gleich lang sind, wird das Ergebnis einem Kegel ähneln.
Die Dachgauben lässt sich im Handumdrehen hinzufügen: Wir platzieren eine Gaube mit dem Dachgauben-Tool von Aurora, bearbeiteten die Kanten und klonen sie dann über das Dach hinweg.
Und schon haben wir das komplette Schloss:
Ermittlung der Bestrahlungsstärke
Der nächste Schritt unserer Fernanalyse des Standorts besteht darin, die Bestrahlungsstärke am Standort zu berechnen. Dazu klicken wir auf das Tool “Bestrahlungsstärke” und Aurora berechnet dann die Bestrahlungsstärke auf jeder Dachfläche, indem die Position der Sonne für jede Tageslichtstunde des Jahres an diesem Standort simuliert wird. Aber auch andere Faktoren wie die diffuse Bestrahlungsstärke werden berücksichtigt.
Wie man anhand der farbkodierten Bestrahlungsstärke-Karte sehen kann, ist der Solarzugang an diesem Standort nicht optimal. Viele der unteren Dachflächen werden von Türmen und Brüstungen beschattet.
Außerdem sind viele der Turmspitzen und Dachflächen so steil sind, dass aufgrund der schlechten Neigungs- und Orientierungsfaktorwerte nur wenig Sonnenlicht auf sie fällt.
An der Nordseite des Hauptdachs beträgt der Solarzugang in einigen Bereichen nur 45 %. Auch an der besser geeigneten Südseite variiert dieser aufgrund der Verschattung durch Dachgauben und Türme stark. Selbst an den sonnigsten Stellen auf dieser Dachfläche ist der solare Deckungsgrad nie höher als 87 %.
Wie wirkt sich die Horizontverschattung auf dieses Dach aus?
Neben dem schlechten Neigungs- und Ausrichtungsfaktor sowie der Verschattung durch die vielen verschnörkelten Elemente des Schlosses gibt es noch einen weiteren wichtigen Faktor, der zu den schlechten Bestrahlungsstärken an diesem Standort beiträgt: die Horizontverschattung.
Wie wir bereits wissen, liegt Schloss Neuschwanstein im Süden Deutschlands, direkt an den bayerischen Alpen. Das Foto unten zeigt einige der großen Gipfel östlich und südlich des Schlosses. Wie Sie sich vorstellen können, haben diese einen spürbaren Einfluss auf die Sonneneinstrahlung, die dieser Ort zu bestimmten Tages- und Jahreszeiten erhält. Mit der Horizontverschattung von Aurora können wir dies genau berechnen.
Diese Funktion von Aurora scannt die Geländedaten der Umgebung und erstellt daraus ein Höhenprofil, in etwa wie das unten abgebildete. Wir können dadurch herausfinden, wie viel des Himmels durch die umliegenden Landmerkmale verdeckt wird. (Dies wird sowohl von der Höhe eines bestimmten Geländemerkmals als auch von seiner Nähe beeinflusst.) Sie sehen hier, dass die näheren östlichen und südlichen Gipfel als hohe Erhebungspunkte erscheinen, während die weiter entfernten Berge, die auf dem Titelbild oben in diesem Artikel zu sehen sind, nur eine Höhe von etwa 5 Grad aufweisen.
Anhand des Horizontprofils berechnet Aurora die Zeiten, zu denen die direkten Sonnenstrahlen blockiert werden, sowie die Art und Weise, wie die gesamte diffuse Bestrahlungsstärke am Standort durch die Berge verringert wird.
Wenn Sie sich die Solarzugang-Diagramme von Aurora für die einzelnen Monate ansehen, können Sie erkennen, dass die Wintermonate stärker von der Horizontverschattung betroffen sind. Die Sonne wird viele Stunden durch die Berge blockiert. Insgesamt ist der Solarzugang an diesem Standort aufgrund der umliegenden Berge um 10 % reduziert. Würde man hier die Horizontverschattung durch die Berge nicht berücksichtigen, würden wir die Solarverfügbarkeit am Standort deutlich überschätzen. Vergleich der monatlichen Sonnenverfügbarkeit mit (rechts) und ohne (links) Horizontverschattung an.
Fazit der Standortbewertung
Angesichts der geringen Bestrahlungsstärke an diesem Standort und der auffallend steilen Dachflächen dieses siebzehnstöckigen Schlosses kommen wir zu dem Schluss, dass die Installation von Solaranlagen in Neuschwanstein nicht sehr sinnvoll wäre.
Hat sich unsere Übung trotzdem gelohnt? Auf jeden Fall: Das Schloss veranschaulicht hervorragend, welchen Einfluss die Horizontverschattung auf die Menge der Sonnenenergie haben kann, die an bestimmten Standorten mit steilem Gelände verfügbar ist. Außerdem lässt sich am Schloss Neuschwanstein schön zeigen, dass die Kombination aus zuverlässigen LiDAR- und Satelliten-Daten eine gute PV-Planung auch aus der Ferne ermöglichen.
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