PV-Anlagen: Display Auswertung zur Leistungsoptimierung

Solaranlagen erfreuen sich in Deutschland zunehmender Beliebtheit, auch bei privaten Ein- und Mehrfamilienhäusern, die vom umweltfreundlichen Strom profitieren wollen. Damit sich die Anschaffung einer Solaranlage rentiert, ist es wichtig, ihre Effizienz im Auge zu behalten, damit sie auch die gewünschten Erträge liefert, um die nötigen Anschaffungsinvestitionen zu rechtfertigen. Zum Monitoring eignet sich eine regelmäßige PV-Anlagen Display Auswertung, die manuell, computergestützt oder durch externe Fachmänner durchgeführt werden kann.

PV-Anlagen: Display Auswertung nutzen und Leistung optimieren

Jede Solaranlage hat zwingend einen Wechselrichter, da der erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden muss. Gleichstrom zeichnet sich durch eine konstante Stärke und Richtung aus, während Wechselspannung eine sich verändernde Stärke sowie eine veränderliche Richtung besitzt. Durch das Verfahren der Pulsweitenmodulation wird die Gleichspannung in ursprünglicher und invertierter Form „zerkleinert“. Dabei wird die Pulsbreite so gewählt, dass sich eine sinusförmige Spannung ergibt. Der Wechseltrichter liefert auch die Daten für die PV-Anlagen Display Auswertung.

Zu den Aufgaben des Wechselrichters gehören weiters die Einspeisung synchron zur Netzfrequenz, die Leistungsoptimierung mittels Maximum Power Point-Regelung sowie die Überwachung des Netzes und der Anlage selbst. Dabei registriert der Wechselrichter Spannungsschwankungen und nimmt bei drohender Überspannung die Anlage automatisch vom Netz bzw. kann deren Leistung drosseln, um Schäden zu vermeiden. Bei Störungen identifiziert der Wechselrichter die betroffenen Module, außerdem misst er die laufende Stromerzeugung. Diese Werte könne über ein Display angezeigt werden.

Funktionsweise von Solaranlagen

Wer die Kraft der Sonne für das eigene Haus nutzen möchte, hat grundsätzlich zwei Möglichkeiten: Während eine Photovoltaikanlage Strom mittels Solarzellen erzeugt, wandelt eine thermische Solaranlage Sonnenlicht mit Hilfe von Kollektoren in Wärme für Wasser und Heizung um. Bei einer Photovoltaikanlage fällt Licht auf die Solarzellen, meist aus Silizium, wodurch Elektronen freigesetzt werden und Gleichstrom erzeugt wird. In einem Wechselrichter wird dieser zu Wechselstrom umgewandelt, der ins Stromnetz eingespeist werden kann. Sämtliche gängigen Haushaltsgeräte sind ebenfalls auf Wechselstrombetreib ausgelegt.

Weiters kann der Wechselrichter als Schnittstelle zwischen Netz und Photovoltaikanlage gesehen werden, da er die elektrischen Parameter auf beiden Seiten beobachtet und somit die optimale Funktionsweise der Anlage sicherstellt. Der erzeugte Strom kann entweder komplett ins öffentliche Netzt eingespeist werden, wofür man eine Einspeisevergütung vom Staat erhält, oder im eigenen Haushalt verbraucht werden, wodurch man unabhängiger vom öffentlichen Stromnetz und steigenden Strompreisen wird.

Möglichkeiten zur PV-Anlagenüberwachung

Die Möglichkeiten zur Anlagenüberwachung variieren je nach Ausführung des Wechselrichters. Die wichtigsten Kennzahlen für den Betrieb einer PV-Anlage sind:

• die maximale Anlagenleistung in kWp (Kilowatt Peak), die angibt, wie viel Solarstrom eine Anlage unter idealen Bedingungen maximal produzieren kann,
• die Sonnenstunden in der Region,
• der eigene Verbrauch.

Damit man die ungefähre Stromproduktion der Anlage abschätzen kann, ist zum einen die Ausrichtung der Solarpanele und die Neigung des Daches entscheidend zum anderen die Anzahl der zu erwartenden Sonnenstunden. Für die Berechnung werden Erfahrungswerte aus der Vergangenheit herangezogen. Aus kWp-Wert und zu erwartendem Ertrag lässt sich abschätzen, wie viel Strom die Anlage produzieren wird. Wer seinen Stromverbrauch weiß, kann somit ermitteln, ob ein Batteriespeicher notwendig ist und wie dieser optimal zu dimensionieren ist, um unnötige Kosten zu vermeiden.

Weiters lässt sich abschätzen, wie viel Strom voraussichtlich ins Netz eingespeist werden kann bzw. kann eine finanziell unattraktive Einspeisung ins öffentliche Netzt möglichst gering gehalten werden. Im Praxisbetrieb müssen diese Daten jedoch laufend gemonitort werden.

Display Auswertung bei PV-Anlagen zur Überwachung der Leistung

Die produzierten Kilowatt sind die wichtigsten Daten für eine optimale Überwachung der Anlagenleistung. Auf dem Wechselrichter-Display werden die aktuell produzierte Wattzahl und Amperzahl der PV-Anlage angezeigt und können selbst abgelesen und danach händisch oder mittels Tabellenkalkulationsprogramms ausgewertet werden. Dies setzt allerdings voraus, dass der Benutzer tagsüber zuhause ist und das Display zu den Spitzenzeiten ablesen kann. Wer diese Möglichkeit nicht hat, benötigt einen Wechselrichter, der die Ertragsdaten speichert. Dazu muss die Solaranlage entweder über einen Datenlogger verfügen oder mit einem externen Gerät ergänzt werden. Von diesem Speicher kann der Benutzer dann die Daten mit einem externen Gerät auslesen.

Zusätzlich besteht die Option, über WLAN oder Bluetooth ein größeres Display anzuschließen, welches sinnvollerweise an einem zentralen Ort angebracht wird, an dem man die Daten stets gut im Blick hat. Entsprechende Auswertungsdienste erlauben die Anzeige weiterer Daten, die eine optimale Anlagenüberwachung gewährleisten. Statistiken über die erzeugten kWh vermitteln einen guten Überblick über die gesamten Jahreserträge, welche durch die Einbeziehung von Wetterdaten in Relation zu den Sonnenstunden gesetzt werden können.

Noch detailliertere Informationen bekommt man, wenn man die Solaranlage zusätzlich mit einem Auswertungstool verbindet. Dabei wird die Anlage mit dem Internet verbunden und deren Daten via Upload an einen entsprechenden Anbieter übertragen. Von diesem werden dann individuelle Auswertung direkt aufs Display geschickt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, über ein Webportal per Browser auf diese Daten zuzugreifen. Einige Dienstleister bieten auch eine App-Lösung, sodass die Daten überall und jederzeit bequem über ein mobiles Endgerät abgerufen werden können. Dies ermöglicht es, etwaige Systemfehler rasch zu identifizieren und geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Die Vorteile einer detaillierten, stundengenauen Auswertung über einen externen Dienstleister

Durch eine stundengenaue Anzeige behält man nicht nur den Überblick über seine PV-Anlage, sondern kann das eigene Nutzungsverhalten an die Stromproduktion anpassen und beispielsweise Elektrogeräte wie Waschmaschine oder Geschirrspüler, die viel Strom verbrauchen, dann starten, wenn die Stromproduktion ihren Tageshöchstwert erreicht hat. Sämtliche Möglichkeiten zur ertragsangepassten Steuerung und damit Verbesserung der Energiebilanz schöpft aus, wer seine Haushaltsgeräte mittels Smarthome-App steuern und diese damit in Betrieb nehmen kann, auch wenn er gar nicht zu Hause ist.

Aufschlussreiche Statistiken von externen Dienstleistern liefern zahlreiche Datenkorrelationen, die für einen privaten Nutzer nur aufwendig zu erheben wären. So wird beispielsweise die Analgenproduktivität in übersichtlichen Diagrammen über unterschiedliche Zeiträume dargestellt, wodurch man einen ausgezeichneten Überblick erhält. Die Einbeziehung von Sonnenauf- und -untergang sowie von tatsächlichen Sonnenstunden erlaubt es, diese mit dem Verbrauch zu korrelieren. Da Störungen unmittelbar an der richtigen Stelle gemeldet werden können, wird die Wartung der Anlage signifikant verbessert.

Durch abgeschlossene Serviceverträge mit Fachbetrieben können Reparaturen beim Auftreten einer Störung automatisch veranlasst werden, ohne dass man sich selbst darum kümmern muss.

Darstellungsmöglichkeiten der Anzeigetafeln

Bei Solaranlagen, die über ein angeschlossenes Display verfügen, können folgende Werte eingespielt werden:

• Basisinformationen zur Anlage inklusive sämtlicher technischer Daten und Fehleranalysen sowie der Leistung der installierten Solarmodule.
• Der aktuelle Stromertrag in kW. Kumulierte Gesamtertrags-Statistiken über unterschiedliche Zeiträume.
• Sonnenaufgang und -untergang, sowohl rückblickend als auch vorausschauend.
• Vergangene tatsächliche Sonnenstunden sowie deren Bezug zum Ertrag.
• Wettervorhersagen zur besseren Abschätzung künftiger Erträge.
• Die Angabe, wie viel CO2 durch den Anlagenbetrieb eingespart werden konnte.

PV-Anlagen Display Auswertung: Das Fazit

Über das kleine Display auf dem Wechselrichter kann die Anlagenüberwachung selbst durchgeführt werden. Dies setzt aber voraus, dass die Daten in regelmäßigen Abständen abgelesen und händisch dokumentiert werden. Berechnungen des durchschnittlichen Ertrags oder Datenkumulationen sind nicht nur relativ aufwendig, sondern meist auch ungenau. Wesentlich bequemer und genauer erfolgt die Auswertung über einen angeschlossenen Auswertungsdienst mit einer Datenausgabe auf einem ergänzenden Display oder mobilem Endgerät. Dabei kann die Leistungsauswertung kumuliert nach Zeiträumen dargestellt und mit den tatsächlichen Sonnenstunden korreliert werden.

Wer die Datenanalyse selbst vom Display vornehmen möchte, sollte zumindest einen Datenlogger anschließen, damit die Daten gespeichert werden und mit einem externen Gerät ausgelesen werden können. Manche Hersteller von Datenloggern und Solaranlagen stellen Auswertungstools zur Verfügung, die im laufenden Servicevertrag inkludiert sind. Damit spart man sich die Zusatzkosten für einen externen Auswertungsdienstleister.

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