Das Schweizer Solarstrompotenzial auf Dächern

Zusatzinformationen zu den untersuchten Dachbelegungen sind auf der Webseite der Forschungsgruppe Erneuerbare Energien verfügbar. https://www.zhaw.ch/de/lsfm/institute-zentren/iunr/ecological-engineering/erneuerbare-energien/solarenergie/photovoltaik-solarstrompotenzial-auf-daechern-schweizDas Bundesamt für Energie (BFE) schätzt das Produktionspotenzial von Photovoltaikanlagen auf Dächern schweizweit auf 50 TWh pro Jahr (BFE, 2018). Dabei stützt es sich auf die Berechnungen einer Studie von Portmann et al. (2019), welche auf Daten von Sonnendach.ch basiert. Mehrere andere Studien errechneten jedoch ein deutlich tieferes Potenzial zwischen 16.3 und 24.6 TWh pro Jahr (Assouline et al., 2018; Walch et al., 2020). Der Hauptgrund für die Abweichung wird in der unterschiedlichen Schätzung der zur PV-Produktion nutzbaren Dachfläche vermutet (Walch et al., 2019). In dieser Analyse werden deshalb anhand der manuellen Modulbelegung der Dächer von 99 zufällig ausgewählten Gebäuden mit insgesamt 690 Teildachflächen aus zwei Quartieren im Kanton Zürich sogenannte Reduktionsfaktoren bestimmt. Ein Reduktionsfaktor entspricht dem Anteil der installierbaren PV-Modulfläche an der gesamten Dachfläche. Wir berücksichtigen dabei sowohl technische als auch gewisse ökonomische und soziale bzw. ästhetische Randbedingungen. So werden Dachflächen, welche kleiner als 10 m² sind oder eine mittlere jährliche Sonneneinstrahlung von unter 1000 kWh/m² haben, als ökonomisch ungeeignet erachtet. Dies entspricht dem Vorgehen von Sonnendach.ch zur Bestimmung der kommunalen PV-Potentiale auf Dächern. Zudem wurden in unserer Analyse Teilflächen mit weniger als drei aneinander angrenzenden PV-Modulen aus ästhetischen Gründen ausgeschlossen. Es zeigte sich, dass der Reduktionsfaktor nur von der Dachart (Flach- oder Schrägdach) und nicht von der Gebäudeart (Unterteilung in Mehrfamilienhäuser oder andere Gebäude) abhängt. Bezieht man den Reduktionsfaktor auf das oben erwähnte ökonomische Potential (gut, sehr gut und ausgezeichnet geeignete Dachflächen gemäss Sonnendach.ch mit einer Fläche von mindestens 10m²), so beträgt der Reduktionsfaktor, das heisst das Verhältnis der für PV-Module ausnutzbaren Fläche und der ökonomisch geeigneten Dachfläche 39 % bei Flachdächern und 56 % bei Schrägdächern. Gewichtet man diese beiden Prozentwerte mit den jeweiligen Anteilen der ökonomisch geeigneten Flach- bzw. Schrägdach-Flächen gemäss Sonnendach.ch in der gesamten Schweiz, so ergibt sich ein gemittelter Reduktionsfaktor von 50 %. Zur Abschätzung eines akkuraten Reduktionsfaktors erwies sich eine Stichprobengrösse von 120 verschiedenen Dachflächen als ausreichend. Basierend auf den Rohdaten von Sonnendach.ch und den von uns ermittelten Reduktionsfaktoren wurde eine für PV-Anlagen in der Schweiz verfügbare Dachfläche von 231 km² ermittelt. Mit einem durchschnittlichen Modulwirkungsgrad von 17 % entspricht dies einem Potenzial von 38.8 TWh pro Jahr. Dabei stellt der durchschnittliche Modulwirkungsgrad aller installierten PV-Anlagen eine Unsicherheit dar, welche in den bisherigen Potenzialabschätzungen meist nicht thematisiert wurde. Wird der durchschnittliche Modulwirkungsgrad zum Beispiel von 17 % auf 20 % erhöht, so erhöht sich das Potenzial entsprechend auf 45.6 TWh pro Jahr. Im Vergleich mit dem BFE sind unsere Potential-Schätzungen für PV-Strom auf Dächern somit je nach eingesetztem Modul-Wirkungsgrad um 22 % bzw. 9 % tiefer