Während vor einigen Jahren die Vorhersage des Ertrages bei der Errichtung einer Photovoltaikanlage in Deutschland noch mehr oder weniger Glückssache und eine vorherige Simulation des Anlagenertrages unabdingbar war, blickt man heute bereits auf einen großen Erfahrungsschatz bei Standardsystemen zurück. Für Kleinanlagen können Planungsbüros heute oft schon auf zahlreiche Referenzen verweisen, die hoffen lassen, dass auch Neuanlagen ähnliche Erträge erzielen. Somit entfällt die Notwendigkeit, wirklich jede Photovoltaikanlage vor der Errichtung simulieren zu müssen.
Auch lassen sich die hohen Entwicklungskosten von ausgereiften Simulationsprogrammen in der Regel nicht über den Verkaufspreis finanzieren. Viele Programme basieren auf geförderten Projekten oder Entwicklungen von Hochschulen. Folgeaufträge infolge der Softwarevermarktung und Schulungsangebote bilden eine wichtige Finanzierungssäule für die Weiterentwicklung von Simulationsprogrammen. Dennoch ist der Markt verhältnismäßig klein und ständig versuchen neue Anbieter ihr Glück. Dies führt dazu, dass einige Anbieter die Softwareweiterentwicklung auf Sparflamme betreiben oder gar den Vertrieb auslaufen lassen wollen.
Die Zahl der Online-Simulationen im Internet hat kontinuierlich zugenommen, bei ständig steigender Qualität und Übertragungsgeschwindigkeit. Dies dürfte mittelfristig ebenfalls zu einigen Veränderungen im Simulationsbereich führen. Auch wenn das steigende Angebot und die zunehmende Konkurrenz für die heutigen Anbieter Probleme mit sich bringt, dürften die Softwarekunden davon profitieren.

Die Veränderungen im PV-Markt stellen die Simulationsspezialisten vor ständig neue Herausforderungen. Der Trend geht zu immer größeren Systemen und der PV-Boom in Deutschland greift auch auf andere Länder wie Spanien über, in denen wenige Referenzsysteme und ein geringerer Erfahrungsschatz vorhanden sind und sich die Bedingungen erheblich von denen in Deutschland unterscheiden. Bei diesen neuen Aufgaben ist bei der Anlagenerrichtung ein zum Teil erhebliches finanzielles Risiko vorhanden. Eine vorherige Simulation des Ertrages und der Wirtschaftlichkeit kann dieses deutlich reduzieren, zum Überzeugen von Investoren beitragen und letztendlich Projekte überhaupt erst ermöglichen.
Doch auch bei der Planung von Standardsystemen bieten die vorhandenen Simulationssysteme eine erhebliche Arbeitserleichterung, da sie eine schnelle Systemauslegung ermöglichen. Bei netzgekoppelten Systemen lässt sich eine optimale Abstimmung von PV-Modulen und Wechselrichtern vornehmen und bei Inselsystemen die notwendige Batteriegröße ermitteln. Optisch ansprechend gestaltete Programmoberflächen und kurze Berechnungszeiten ermöglichen eine überzeugende Vor-Ort-Analyse beim Kunden und unterstützen Planungsbüros bei der Angebotserstellung. Einfache Simulationstools ermöglichen sogar dem Laien, in die Thematik einzusteigen, die eigene Hausanlage zu planen.

Wie bereits erwähnt, steigt die Zahl der verfügbaren Programme stetig an. Neben Klassikern auf dem Markt gibt es auch interessante Neuentwicklungen. Im Folgenden werden die wichtigsten Programme, die man kennen sollte, näher vorgestellt.

Neu auf dem Markt ist die bislang ebenfalls nur in Englisch erhältliche Simulationsumgebung greenius. Dieses Tool richtet sich an Projektentwickler, die neben detaillierten technischen Ergebnissen auch wirtschaftliche Analysen mit Schlüsselparametern bis hin zu umfangreichen Cash-Flow-Anlaysen benötigen. Die Ökonomieteil dieses Programms zählt zu den Vielseitigsten in der Konkurrenz. Auslegungstools für PV-Systeme sind in dieser Programmklasse obligatorisch. Für den umfangreichen Export von Ergebnissen und Grafiken in andere Windows-Anwendungen sind zahlreiche Schnittstellen vorhanden. Die vielseitigen Exortmöglichkeiten der Ergebnisse sind eine Stärke dieses Programms.
Neben netzgekoppelten PV-Systemen lassen sich mit greenius auch Windparks und solarthermische Kraftwerke berechnen, sodass dieses Tool Möglichkeiten bietet, die weit über die reine Simulation von einzelnen PV-Systemen hinausgehen und auch Technologievergleiche ermöglichen. Somit eignet es sich vor allem für Planungsbüros, die neben der Anlagensimulation auch umfangreiche Reports erstellen müssen und durch seine Vielseitigkeit natürlich auch für den Ausbildungsbereich, für den eine kostengünstige Version erhältlich ist. An einer Weiterentwicklung unter anderem mit deutschsprachiger Oberfläche wird aktuell gearbeitet.

Ein Dinosaurier im Simulationsbereich ist die seit einem Jahrzehnt auf dem Markt erhältliche Simulationsumgebung INSEL. Die an der Universität Oldenburg entwickelte Software richtet sich vor allem an Experten mit umfangreicheren Vorkenntnissen, die ein flexibles Tool für unterschiedlichste technische Problemstellungen benötigen. Hierfür wurde eine eigene blockorientierte Simulationssprache entworfen. Mit der grafischen Oberfläche HP VEE lassen sich verschiedene Programm-Blöcke mit Modellen für Solarstrahlungsberechnungen, PV-Module, Wechselrichter, Batterien, Windkraftgeneratoren, Pumpsysteme und solarthermische Kraftwerke kombinieren. Erwähnenswert ist auch die Strahlungsdatenbank mit Monatsmittelwerten von etwa 2000 weltweiten Standorten. Diese Simulationsumgebung ist vor allem für Profis geeignet, die eine hohe Flexibilität benötigen.

PVS für Windows ist das wohl am längsten am deutschen PV-Softwaremarkt etablierte Zeitschrittsimulationsprogramm. Es wurde am Fraunhofer-Institut für Solare Energie Systeme in Freiburg entwickelt und wird von der Firma econzept aus Freiburg vertrieben. PVS ist ein professionelles menügeführtes Programm zur Simulation und Auslegung von netzgekoppelten PV-Anlagen und PV-Inselsytemen. Die aktuelle Version umfasst eine umfangreiche Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für netzgekoppelte Anlagen, die das 100.000-Dächer-Programm und das Erneuerbare-Energien-Gesetz berücksichtigt.
An der neuen Version PVS 2.002 wird hart gearbeitet. Ein neu aufgebauter Programmkern und eine umfangreiche Weiterentwickelung des Programmteils zur Simulation von PV-Inselsystemen ist zu erwarten. Nur die wichtigsten Stichworte zu diesem neuen Programmteil sind: eine Ausdifferenzierung des Batteriemodells im Hinblick auf Betriebsweise, Alterungsverlauf, Verluste, Regelung, die Integration einer Kostenanalyse und automatisierten Kostenoptimierung und die Möglichkeit zur freien Konfiguration komplexer Inselsysteme. Der Termin für die Auslieferung der neuen Version steht noch nicht fest. Es scheint sich aber zu lohnen die Webseite von econzept im Auge zu behalten.

Ein inzwischen weit verbreitetes Zeitschrittsimulationsprogramm ist die Software PV*SOL der Dr. Valentin Energie Software GmbH aus Berlin, die auch das bekannte Programm T*SOL für thermische Solaranlagen entwickelt hat. Mit PV*SOL lassen sich netzparallele und netzautarke PV-Anlagen auslegen und simulieren. Das Programm hat über die letzten Jahre hinweg eine kontinuierliche Weiterentwicklung erfahren und einen Funktionsumfang erreicht, der PV*SOL zu einem praktikablen Hilfsmittel für die professionelle PV-Arbeit macht. Das Programm liefert in den Simulationsläufen die wichtigsten Ergebnisse recht schnell und bietet viele sinnvolle Programmfeatures. So lässt sich die zu simulierende PV-Anlage in Teilgeneratoren mit differierenden Modulen und Wechselrichtern unterteilen. Unterschiedlich ausgerichtete Teilgeneratoren, Mismatch-Effekte und Exemplarstreuung sind damit simulierbar.
Das Programm besitzt umfangreiche und aktuelle Bibliotheken für Module, Wechselrichter, Batterien, Tarife und auch Lastprofile. Die Simulationsergebnisse beinhalten die bekannten Bewertungsgrößen und lassen sich in einem umfangreichen Projektbericht ausgeben oder in anderen Anwendungen weiterverarbeiten. Die aktuelle Version 2.21 umfasst neben einer umfangreichen Wirtschaftlichkeitsberechnung auch eine Hilfestellung zur Wechselrichterauswahl. Auf Wunsch werden nur die zu dem gewählten Modul und der entsprechenden Verschaltung passenden Modelle angezeigt. Das Programm besitzt direkte Schnittstellen zu dem Programm METEONORM zur Wetterdatensynthese und zu dem Programm horizOn zur Berechnung der Horizontlinie. PV*SOL ist in einer abgespeckten Variante - rein zur Simulation netzgekoppelter PV-Anlagen - als ‚Version N' erhältlich. Die Version ‚Professional' enthält auch die Modelle und Bibliotheken zur Simulation von PV-Inselsystemen. Auch eine mehrsprachige Version von PV*SOL ist erhältlich. Der Anwender kann hierbei während der Laufzeit beliebig zwischen den Sprachen wechseln.

Auch das Programm PVSYST von der Universität Genf wurde kontinuierlich weiterentwickelt. PVSYST gehört durch seinen Funktionsumfang sicher zu den leistungsfähigsten und mächtigsten Programmen dieser Übersicht, ist aber auch in der Anwendung recht komplex. Frühere Defizite von PVSYST, die Unübersichtlichkeit, wurden durch Neustrukturierung in punkto Nutzerfreundlichkeit und Handhabung wesentlich verbessert. PVSYST arbeitet nun mit einem "Multi-level approach". Entsprechend den verschiedenen Nutzergruppen wie Architekten, PV-Fachleute, Ingenieure und Wissenschaftler mit ihren unterschiedlichen Ergebniserwartungen und PV-Kenntnissen gibt es nun drei verschiedene Anwendungsebenen mit unterschiedlichem Funktionsumfang (preliminary design and system sizing; project design; measured data analysis and tools).
Das Programm besitzt eine Fülle an Features wie beispielsweise ein 3-D Tool für die Berechnung der Objektverschattung, die Importmöglichkeit gemessenen PV-Anlagenbetriebsverhaltens für einen direkten Vergleich zwischen gemessenen und simulierten Werten oder eine Toolbox zu den Themen Solargeometrie, Meteorologie und PV-Betriebsverhalten.
In Kürze erscheint die neue Version 3.2 von PVSYST, die auch die Möglichkeit zur Simulation amorpher Solarmodule bieten soll. Das Programm ist nur in Englisch bzw. Französisch erhältlich. Sehr erfreulich ist der Online-Anwendersupport bei PVSYST. Der Kontakt zum Programmautor ist über E-Mail und ein Online-Nutzerforum direkt und schnell möglich. Aus dem Internet kann eine 10 tagelang funktionsfähige Vollversion zu Testzwecken runtergeladen werden.

Mittlerweile auch ein Klassiker ist das hawaiianische Simulationskraftpaket Solar Design Studio Suite, von dem bereits die Version 5.0 vorliegt. Das Simulationspaket umfasst verschiedene Produkte zur Simulation von netzgekoppelten PV-Anlagen, PV-Inselanlagen mit Backupgenerator und Windkraftanlage, photovoltaischen Pumpsystemen sowie Tools zur Sonnenpositionsanzeige und eine umfangreiche weltweite Meteodatenbank mit stündlichem Klimadatengenerator.
Die Berechnungsmöglichkeiten der einzelnen Programme sind extrem vielseitig und reichen von Systemoptimierungen über Kennliniendarstellungen bis hin zu Abschattungsanalysen und Wirtschaftlichkeitsberechnungen. Bei seinem attraktiven Preis weist dieses Produkt damit mit das beste Preis/Leistungs-Verhältnis der hier vorgestellten Produkte auf, vorausgesetzt man arrangiert sich mit der englischsprachigen Oberfläche.

SOLDIM wurde von der Solaris Energie Consulting aus Wolnzach entwickelt. Das Programm, in der aktuellen Version 2.02, kann für die Projektierung von PV-Insel- und Netzeinspeisesystemen oder zur Akquisition beim Kunden "Vor Ort" eingesetzt werden. SOLDIM besteht aus den Modulen STASYS und IN-GRID, sowie Datenbanken und Tools zur Pflege und Vertriebsunterstützung. IN-GRID wurde für die Projektierung und Wirtschaftlichkeitsanalyse von netzgekoppelten PV-Anlagen entwickelt. Das Modul STASYS kann für die Auslegung von PV-Inselsystemen genutzt werden. Die kurzen Berechnungszeiten, individuelle Voreinstellungen in den Eingabefenstern, Datenbanken und bepreiste Stücklisten machen SOLDIM zu einer nützlichen Unterstützung bei Akquisition und Beratung. Für eingearbeitete Nutzer ermöglicht das Programm schnelle zuverlässige Berechnungen und Gegenüberstellungen von Anlagenkonfigurationen. Als Anwender kann man entweder SOLDIM als Komplettsoftwarepaket oder auch nur ein einzelnes Modul als Programm kaufen.
IN-GRID erfuhr mit der neuesten Überarbeitung einige Modifikationen, beispielsweise wurde die Modul- und Wechselrichtereingabe vereinfacht. STASYS wird aktuell überarbeitet und ist bis Ende Juni verfügbar. SOLDIM und seine Module sind in deutscher und englischer Version erhältlich. An einer neuen SOLDIM Version VPVS - Visual PV Studio wird aktuell gearbeitet. In dieser Version soll der modulare Aufbau von SOLDIM noch weitergeführt werden und dann nur mehr den Paketrahmen stellen, innerhalb dessen es Module zur Auslegung von Inselsystemen, Hybridsystemen, PV-Pumpensystemen, Netzeinspeisesystemen sowie eine Toolbox gibt. Je nach Anwenderbedarf können diese Module entweder einzeln oder komplett bezogen und in SOLDIM eingestellt werden. Die Version VPVS soll bis Ende dieses Jahres fertig werden.

Im Gegensatz zu den anderen vorgestellten direkt ausführbaren Programmen basiert das von der Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS) vertriebene Programm SolEM auf Microsoft Microsoft-EXCEL. Durch die EXCEL-Oberfläche und den offenliegenden VBA-Quellcode ist das Programm transparent und durch Anwender adaptierbar. Die Navigation innerhalb der Software erfolgt ähnlich wie bei Internetwebseiten über anklickbare Icons. Bei der optisch recht gelungenen Oberflächengestaltung wurde versucht, eine möglichst intuitive Benutzerführung umzusetzen. Umfangreiche Standort- und Komponentenbiliotheken runden das Programmpaket ab.
Neben der Zeitschrittsimulation einer netzgekoppelten PV-Anlage liefert SolEm auch viele Hinweise zur systemtechnischen und betriebswirtschaftlichen Qualität der simulierten PV-Anlagenkonfigurationen. In die Version 2.0 wurden auch umfangreiche Finanzierungsrechnungen integriert. Aufgrund des attraktiven Preises ist SolEm somit für alle Anwender, die bereits MS-EXCEL auf ihrem Rechner installiert haben, eine brauchbare Alternative.
SolEm wird in einer neuen Version 2.1 eine Aktualisierung der Komponentendatenbanken und eine Erweiterung der Standortbibliothek erfahren. Eine interessante Verbesserung wird die Integration einer Auslegungsunterstützung, die alle sinnvollen Solarmodul-Wechselrichterverschaltungen berechnet und Beurteilungshilfen liefert. Diese Version soll bis Mitte des Jahres verfügbar sein.

Seit Juli 2000 ist SOLinvest zur Wirtschaftlichkeitsberechnung für netzgekoppelte PV-Anlagen auf dem Markt. Es soll sowohl Fachfirmen bei der Akquisition unterstützen als auch interessierten Anwendern einfache Abschätzungen ermöglichen. Das Programm ist sehr einfach gehalten. Notwendige Angaben wurden auf ein sinnvolles Minimum begrenzt. Durch die Eingabe der Postleitzahl werden der Standort bestimmt und die Globalstrahlung ermittelt. Nach der Festlegung von PV-Anlagengröße und Ausrichtung kann das Programm den jährlichen Anlagenertrag abschätzen. Nach Eingabe der Preise muss der finanzielle Rahmen fixiert werden. Die Finanzierung kann über das 100.000 Dächerprogramm, spezielle Solarkredite, sonstige Kredite oder Eigenmittelerfolge berechnet werden. Randbedingungen wie Anlagenlaufzeit, jährliche Leistungsminderung, Anlagengüte, Betriebskosten werden bei der Berechnung berücksichtigt. Die Finanzierungsergebnisse können grafisch in Diagrammform in verschiedenen Varianten dargestellt, ausgedruckt oder exportiert werden.
Zu SOLinvest wird es Mitte des Jahres eine Version Professional geben. Diese Version hat verbesserte Ausdruckmöglichkeiten, berücksichtigt auch Steuer- und Abschreibungsmöglichkeiten, hat eine weltweite DWD-Karte integriert auf deren Basis die Erträge prognostiziert werden.

Neben den Simulationsprogrammen, die eine Nachbildung und Analyse des Gesamtsystems ermöglichen, gibt es noch einige Serviceprogramme, die über netzgekoppelte PV-Anlagen informieren und Auslegungen erlauben.
Diese Hilfsprogramme werden von verschiedenen Wechselrichterherstellern für Anwender kostenlos über das Internet zur Verfügung gestellt. Ziel der Wechselrichterhersteller ist es dabei, über ein Produkthandbuch hinaus, anschaulich über das eigene Gerät, dessen Betriebsverhalten und mögliche Verschaltungskonfigurationen zu informieren. Diese Programme sind als Microsoft EXCEL-Tabellen realisiert und haben einen unterschiedlichen Funktionsumfang.
Das wohl bekannteste Programm ist von dem Wechselrichterhersteller SMA und steht als GenAu in der Version 5.91 zur Verfügung (www.sma.de). GenAu besitzt eine Datenbank mit den am Markt erhältlichen PV-Modulen und den SMA-Wechselrichtern. In dem Programm lassen sich nun die Module mit den Wechselrichtern in den verschieden möglichen Generatorverschaltungen kombinieren. Dabei werden die unterschiedlichen Generator-Wechselrichterkombinationen auf die Einhaltung der wichtigsten Grenzwerte überprüft. In dem Programm kann zwischen den Sprachen Deutsch, Englisch, Italienisch und Spanisch gewählt werden. Der Wechselrichterhersteller Fronius (www.fronius.at) bietet für die Dimensionierung von PV-Anlagen mit eigenen Geräten den Konfigurator an. Dieses Programm funktioniert ähnlich wie GenAu, geht aber in der Handhabung noch etwas weiter, besitzt eine umfangreiche Kundenverwaltung und erlaubt einen Ausdruck der Planungsergebnisse. Das jüngste Serviceprogramm ist von dem Wechselrichterhersteller Siemens und heißt SITOP solar select (www.siemens.de/sitop/solar). Dieses Programm besitzt schon eine ganze Reihe an Automatismen, die eine Auswahl der bestmöglichen Verschaltungskonfiguration einer PV-Anlage mit Siemenswechselrichter erheblich erleichtert. Das Programm errechnet alle sinnvollen Verschaltungsmöglichkeiten, beurteilt diese und erlaubt dann eine Detailanalyse der gewählten Anlage. Auch für diese Serviceprogramme gilt ähnlich wie für die Online-Simulationssoftware, dass sie die Beratung einer professionellen PV-Fachkraft keinesfalls ersetzt.

Auch das Internet entwickelt sich als Simulationsplattform stetig weiter. Es gibt inzwischen eine ganze Reihe webbasierter Programme zur Online-Simulation von PV-Systemen. Diese kostenlosen Dienste sind in ihren Leistungen zumeist recht eingeschränkt. Mit Hilfe dieser Programme wird oft versucht, den Dienstleistungscharakter bestimmter Webseiten oder -portale aufzuwerten. Es sind meist grafisch gut gemachte, einfache Programme, die überschlägige Ergebnisse liefern. Insgesamt hat die Online-Simulationssoftware aber nur einen Bruchteil des Funktionsumfangs und der Abbildungsgenauigkeit im Vergleich zu lokal im Anwenderrechner oder -netzwerk installierter professioneller Software. Als Erstinformationsmedium zum Betrieb von Standard-PV-Anlagen reichen die Programme. Sie können einen Teil des Informationsbedarfs schnell und unkompliziert befriedigen und Solarfirmen den allgemeinen Informationsaufwand abnehmen. Derzeit sind jedoch die Berechnungen noch überschlägig und begrenzt und können deswegen die Beratung einer professionellen PV-Fachkraft keinesfalls ersetzen.

Auswahl von Online-Simulations-Tools