In Städten und Gemeinden sind Solaranlagen auf Gebäudeflächen oft die einzige nutzbare erneuerbare Energiequelle. Um einen Energiemix mit einem hohen solaren Energieanteil zu erreichen, müssen die Potenziale möglichst umfassend genutzt werden. Wie dies gelingt, zeigt der im Rahmen des Forschungsprojekts EnStadt:Pfaff entwickelte Solarleitfaden.
Solarleitfaden
Empfehlungen zur Erschließung der Solarenergiepotenziale in Städten
Beschreibung
Städtische Quartiere sind meist von hoher Bebauungs- und Nutzungsdichte geprägt. Die Nutzung von Solarenergie steht oftmals in Konkurrenz mit anderen Nutzungen der Gebäudedächer, Gebäudefassaden, Parkplätze, Wege oder Freiflächen.
Um die vorhandenen Potenziale dennoch umfassend auszuschöpfen, sollten die vorhandenen Flächen möglichst vollständig mit Solarmodulen belegt werden. Wo es Nutzungskonkurrenzen gibt, beispielsweise bei Gründächern oder bei Pkw-Stellplätzen, sollte eine Doppelnutzung der Flächen vorgesehen werden.
Mit Solarleitfaden Potenziale heben
Im Rahmen von EnStadt:Pfaff wurde ein Online-Leitfaden entwickelt, der über alle relevanten Aspekte der Solarenergienutzung informiert.
Die Informationen sind differenziert für die Zielgruppen Kommunen, Planer und Investoren aufgearbeitet. Dabei wird auf die Bauleitplanung, die aktive und die passive Solarenergienutzung, das solare Bauen im Quartier sowie die Planung von Solaranlagen eingegangen.
Der Leitfaden zeigt, wie eine klimaneutrale Energieerzeugung im Quartier gelingen kann, aber auch, wie die verschiedenen Planungsebenen in einem integralen Planungsprozess ausgeführt werden.
Da die Wechselwirkung zwischen baulichen und gestalterischen Anliegen sowie den daraus resultierenden Möglichkeiten zur Solarenergienutzung erheblich sind (vgl. Festsetzungen zur Dachausgestaltung gemäß Gestaltungshandbuch usw.), bedarf es zur Maximierung solarer Erträge einer integralen Planung und Auseinandersetzung mit der Thematik schon in frühen Planungsphasen des Quartiers.
Der Solarleitfaden bietet eine Anleitung zur optimalen Nutzung aktiver und passiver Solarenergie auf vorhandenen Flächen:
Welche technischen und baulichen Maßnahmen sind möglich?
Wie können Gebäudeeigentümerinnen und -eigentümer mittels städtebaulicher Verträge zur Solarenergienutzung verpflichtet werden?
Welche Planungsprozesse sowie -aspekte sind für verschiedene Zielgruppen relevant?
Wie lassen sich die verfügbaren Flächen mehrfach nutzen?
Zielgruppen
Adressiert werden alle Akteurinnen und Akteure, die im Rahmen der Quartiersplanung auch an der Realisierung von Solaranlagen beteiligt sind:
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Kommunalpolitik, kommunale Fachverwaltungen:
Über den Bebauungsplan, Solarsatzungen oder städtebauliche Verträge können sie günstige Rahmenbedingungen für die Solarnutzung schaffen. -
Architekten, Energie- und Anlagenplaner:
Sie planen die Solaranlagen nach den Vorgaben der Kommune und der Gebäudeeigentümer. -
Investoren, Bauherren und Ingenieure:
Sie erhalten praxistaugliche Hinweise, wie die solaren Erträge auf Quartiers- und Gebäudeebene genutzt und die städtebaulichen Anforderungen erfüllt werden können.
Solarpotenzial
Auf und an den Gebäudeflächen im Pfaff-Quartier ließe sich eine Photovoltaikleistung von insgesamt bis zu 5,5 MWp und ein Jahresertrag von ca. 4.500 MWh Solarstrom erzielen.
Rein rechnerisch könnte damit nahezu 63 % des Strombedarfs in Haushalten und Unternehmen im Quartier gedeckt werden. Berücksichtigt man noch die durch Sektorenkopplung (Wärme und Mobilität) erwartbaren Strombedarfe, reduziert sich der mögliche solare Deckungsgrad im Quartier auf 24 %.
Planerische Vorgaben im Pfaff-Quartier schreiben vor, dass alle Flachdächer als Retentionsflächen und Gründächer auszuführen sind und zudem bei ausgewählten Gebäuden das oberste Geschoss als Staffelgeschoss ausgebaut werden kann. Dies reduziert die Netto solar nutzbare Dachfläche um ein weiteres.
Fassadenflächen als Option
Das ermittelte Potenzial enthält auch das der Fassadenflächen, die künftig im urbanen Raum nicht unerheblich zur solaren Stromgewinnung beitragen werden.
Aufgrund der Ausrichtung und der erhöhten Verschattung durch angrenzende Gebäude, erreichen Fassadenanlagen deutlich geringere spezifische Erträge als Dachanlagen. Diese wurden bei der Potenzialermittlung berücksichtigt.
Berücksichtigt man zudem den im »Gestaltungshandbuch Pfaff« festgelegten zulässigen Öffnungsgrad der Fassaden und auch die Tatsache, dass Erdgeschosse hier als belebte Geschosse ausgeführt werden können, ließen sich demnach 30 % bis 60 % der Fassadenfläche für die solare Stromerzeugung nutzen.
| Gründach + Staffelgeschoss | Fassadenanlage | Gesamt | |
|---|---|---|---|
| Leistung | 3.983 kWp | 1.523 kWp | 5.506 kWp |
| Jahresertrag | 3,6 Mio. kWh | 0,9 Mio. kWh | 4,5 Mio. kWh |
| Spezif. Ertrag | 910 kWh/ kWp | 615 kWh/ kWp | 828 kWh/ kWp |
| Nutzbare Dach- und Fassadenfläche | 49.982 m² | 10.316 m² | 60.298 m² |
| Modulfläche | 22.482 m² | 8.597 m² | 31.079 m² |
| Moduldichte | 0,45 | 0,83 | 0,52 |
Erkenntnisse
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Die Berücksichtigung der Solarenergie in der Bauleitplanung („Solare Bauleitplanung“) ist für die Entwicklung eines klimaneutralen Quartiers unabdinglich und sollte so früh wie möglich im Planungsprozess erfolgen.
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Die Doppelnutzung von Solarinstallationsflächen gewinnt in urbanen Räumen stark an Bedeutung, insbesondere sind Solargründächer in Kombination mit der Schaffung von Retentionskapazitäten sinnvoll, um Klimaschutz und Klimaanpassung gleichermaßen zu unterstützen.
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Neben den technischen und ökonomischen sind auch rechtliche, architektonische und soziale Fragestellungen bei der Solarenergienutzung relevant. Diese werden im Solarleitfaden behandelt.
Links
Direktlink zum Online-Solarleitfaden
https://solar.stoffstrom.org/
Poster: “Abhängigkeiten zwischen Mobilitäts- und Energiekonzepten Voraussetzungen für eine wirksame Sektorenkopplung”
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»Solarenergienutzung im Quartier optimieren - PV-Gründächer und PV-Fassaden«
Vortrag Bernd Möller, IfaS, vom 30.09.2021 im Rahmen des Fachsymposiums “Klimaneutrale Quartiere - Erfahrungen aus dem Leuchtturmprojekt EnStadt:Pfaff”
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»Möglichkeiten der Solarenergienutzung in Kaiserslautern am Beispiel des Pfaff-Quartiers«
Vortrag Bernd Möller, IfaS, vom 28.09.2023 im Rahmen der Vortragsreihe Reallaborzentrum “Klimaneutrale Quartiere - Erfahrungen aus dem Leuchtturmprojekt EnStadt:Pfaff”
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Nur durch die konsequente Maximierung der Solarenergie kann ein klimaneutrales Quartier erreicht werden, da sie die Grundlage erneuerbarer Energieproduktion im urbanen Raum bildet und somit neben der Deckung des Strombedarfs eine effektive Sektorenkopplung ermöglicht.
Jens Frank
IfaS
Hauptautor: Jens Frank, IfaS
Mitautor: Bernd Möller, IfaS