Überwachung von Solaranlagen

Da die Rentabilität einer Photovoltaikanlage hauptsächlich von ihrer Betriebsbereitschaft abhängt, muss gewährleistet werden, dass sie unterbrechnungsfrei funktioniert. Die beste Möglichkeit dies zu erreichen ist, die Anlage mit einem Überwachungssystem auszustatten. Dieses System sollte alle Defekte sofort melden und Leistungsschwankungen erkennen.

Arten der Überwachung

Für PV-Anlagen stehen mehrere Arten der Überwachung zur Verfügung:

• Systeme, die mit den Wechselrichtern kommunizieren und alle elektrischen Werte in Verbindung mit der Leistung der Anlage und dem Zustand der Wechselrichter überwachen
• Systeme ohne Kommunikationsprotokolle für die Wechselrichter, allerdings mit Messanschlüssen zur Überwachung der erzeugten Solarenergie.
• Hybridsysteme, die sowohl Informationen von den Wechselrichtern als auch von externen Messungen wie Sonneneinstrahlung und Temperatur liefern. Nur Systeme, welche die Sonneneinstrahlung messen, können anhand der Leistung der Wechselrichter Informationen zu den Modulen im Bezug auf die komplette Anlage liefern. Da Leistungsprognosen normalerweise auf meteorologischen Statistiken beruhen, können Leistungsdaten ohne einen Bezug zur Sonneneinstrahlung nur schwer bewertet werden. Eine ungewöhnlich niedrige Leistung könnte die folgenden Gründe haben:
  • Eine niedrige Sonneneinstrahlung über einen längeren Zeitraum (die nicht den meteorologischen Statistiken entspricht),
  • ein Problem mit den Modulen (Ablagerungen, Schatten, Anschlussfehler etc.),
  • eine Funktionsstörung des Wechselrichters,
  • Fehler in einem Strang.

Diese Fehlfunktionen können nur erkannt werden, wenn die Anlage mit Sensoren zur Messung von Sonneneinstrahlung und Temperatur ausgestattet ist und die Leistungskapazität mit der tatsächlichen Leistung verglichen werden kann. Abhängig von der Größe der Anlage besteht die Möglichkeit, Stränge einzeln oder in Gruppen zu überwachen, um ungeplante Leistungsabweichungen zwischen den Strängen zu ermitteln.

Überwachungssysteme

Diese Systeme können autonom sein oder per Fernüberwachung arbeiten.

• Autonome Systeme (siehe Abb. P30)

Abb. P30 – Beispiel eines autonomen Überwachungssystems

Daten werden lokal gesammelt und Alarmmeldungen werden direkt an das Wartungspersonal versendet.

• Fernüberwachung (siehe Abb. P31)

Abb. P31 – Beispiel eines Systems zur Fernüberwachung

Daten werden lokal gesammelt und Alarmmeldungen und Leistungsinformationen direkt an ein Fernüberwachungssystem übertragen, das Standby-Zeiten für Wartungsarbeiten koordiniert. Dies ermöglicht eine genaue Überwachung, was für Anlagen mit mehreren Standorten unumgänglich ist, wenn die Betreiber nicht immer vor Ort anwesend sein können.

Sensoren

Das Überwachungssystem wird von verschiedenen Sensoren mit Daten versorgt:

• Ein Sensor zur Messung der aktuellen Lichteinstrahlungsenergie,

Abb. P32 – Pyranometer – Kipp & Zonen

beispielsweise ein Pyranometer (Wärmesensor zur Messung der Sonneneinstrahlung in natürlichem Licht (W/m²), siehe Abb. P32). Dies ist die Standardinformation für die Anlage. Diese Messung, die das Erkennen zeitlicher Schwankungen ermöglicht, wird allen Betreibern empfohlen, die vergleichende Analysen durchführen und Statistiken über die Leistung ihrer Anlagen erstellen möchten.

• Ein Temperatursensor:

die Temperatur ist ein wichtiger Faktor für Solaranlagen (siehe Abschnitt 2.1). Dieser Sensor ist entweder eine externe Sonde oder unterhalb der Module angebracht.

• Kilowattstundenzähler

Bei der Abrechnung der erzeugten Energie darf nur der vom Energieversorger, dem Abnehmer der Elektrizität, betriebene geeichte Energiezähler als Referenz herangezogen werden. Andere Messgeräte einer Anlage (am Wechselrichter oder neben dem offiziellen Zähler) dienen nur als Orientierungshilfe innerhalb ihrer Genauigkeit. Zwischen den offiziellen Messungen und den Messungen an der Anlage können Unterschiede von bis zu 10 % auftreten. Diese Unterschiede ergeben sich jedoch nicht nur durch unterschiedliche Genauigkeitsgrade. Ein weiterer Grund kann ein Energieverlust in den Kabeln und Sicherheitsvorrichtungen nach dem Wechselrichter sein.

Deshalb ist es wichtig, möglichst kurze Kabel zu verwenden und klar zu definieren:

• wo die Anlage mit dem Stromnetz verbunden wird,
• wo der Energiezähler des Energieversorgers angeschlossen wird.

Sicherheitsüberwachung der Anlage

Obwohl sich die Modulpreise Jahr für Jahr im Einkaufspreis weiter reduzieren, sind sie im Gesamtpreis der Solaranlage immer noch der größte Kostenblock und da sie häufig frei zugänglich sind, müssen Standorte mit Überwachungskameras ausgestattet werden. Anmerkung: Diese Art der Überwachung ist nur auf Privatgrundstücken gestattet. Das Filmen von öffentlichen Straßen ist verboten.