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Die Photovoltaik-Anlage im spanischen Saragossa verfügt über ein Monitoring-­System, das Daten herstellerunabhängig erfasst und analysiert. Bild: Phoenix Contact, Voltremote
Energieverteilung & -speicherung

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Übersetzung der Sonnenenergie

Text: Sebastian Averdung, Arrien Pauls, Voltremote; Nick Zippel, Sager & Deus
Nur lesbare Daten von Energieanlagen können analysiert und optimiert werden. Oft entstehen Probleme, wenn Anlagenteile unterschiedliche Kommunikationsprotokolle nutzen oder Portale nicht herstellerunabhängig arbeiten. Eine offene Visualisierungslösung schafft hier Abhilfe.

Selbst genutztem Strom kommt eine große Bedeutung zu, wenn die Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) wirtschaftlich betrieben werden soll. Darüber hinaus fordern die Betreiber die Möglichkeit, den erzeugten Strom gezielt in das Netz einzuspeisen, um Netzsystemdienstleistungen zu erbringen. Außerdem möchten sie die Energie insbesondere in Zeiten hoher Nachfrage gewinnbringend vermarkten. Viele Hersteller dezentraler Energieanlagen – wie Photovoltaik, Heizkessel, Wärmepumpen oder Blockheizkraftwerke – bieten ihren Kunden daher die Visualisierung der wichtigsten Daten auf einem exklusiven Portal im Internet an. Mit dem Erwerb der Anlage ist dieser Service für einen bestimmten Zeitraum im Kaufpreis inbegriffen. Er unterstützt die Betreiber beim Auffinden von Fehlfunktionen, der Durchführung von Auswertungen sowie einer Überprüfung der Anlagen­effizienz. Arbeiten jedoch mehrere Installationen im Verbund, wie es häufig bei größeren Heizungsanlagen oder in Gewerbe­betrieben der Fall ist, können Probleme auftreten. Dies resultiert unter anderem daraus, dass die einzelnen Anlagenteile in der Regel unterschiedliche Kommunikationsprotokolle verwenden und dass jeder Hersteller sein Portal nur für die eigenen Produkte auslegt. Damit sich übergreifende Zusammenhänge wirtschaftlich sowie in einem System erfassen und auswerten lassen, wird eine Hardware benötigt, die alle Daten hersteller­unabhängig aufnimmt, verarbeitet, bewertet und anschaulich anzeigt. Die beiden Hamburger Unternehmen Sager und Deus und die Averdung Ingenieurgesellschaft entschieden sich, zusammen eine eigene Lösung zu erarbeiten. Dazu sind die parallel durchgeführten Marktanalysen und Entwicklungs­tätigkeiten in eine gemeinsame Gesellschaft – die Voltremote – eingeflossen. So wurde der Grundstein der Viskey Box gelegt.

Bei der Viskey Box handelt es sich um einen „Babelfisch“ der Datenerfassung, also eine Art maschinenbasiertes Übersetzungssystem. Die seit März 2014 in Zusammenarbeit mit Phoenix Contact konzipierte Lösung liest die Erzeuger und Verbraucher verschiedener Hersteller aus und kann diese untereinander kommunizieren lassen. Sie kann zudem als Steuerungs- und Regelungseinheit eingesetzt werden. Die Viskey Box stellt sämtliche aufgenommenen Daten auf einem Portal dar, sodass der Anwender Rückschlüsse über die Wechselwirkung zwischen den Erzeugern und Verbrauchern ziehen kann. Das Portal speichert die Daten und bietet zudem vorgefertigte Analysemöglichkeiten sowie eine Funktion, die den Betreiber bei einem Anlagenausfall oder einer Sollwertabweichung informiert. Die Daten sind jederzeit und weltweit abrufbar. Aufgrund ihrer Funktionen leistet die Viskey Box einen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz, zu einer Erhöhung des Anteils an erneuerbaren Energien sowie nicht zuletzt zur Verbesserung der Datentransparenz.

Zugriffssichere Kommunikation

Am 10. Juni 2014 hat die spanische Regierung die Royal Decree 413/2014 verabschiedet, welche die Aktivitäten aus der Stromproduktion durch erneuerbare Energieerzeugungsanlagen, Kraft-Wärme-Kopplung und Abfall reguliert. Wegen der gesetzlichen Änderungen müssen viele PV-Anlagen nachgerüstet werden, um Produktionsdaten in Echtzeit auslesen und die Anlagen bei netzseitigem Bedarf regeln zu können. 2015 hat Voltremote daraufhin eine PV-Installation mit einer Nennleistung von 11,8 Megawatt Peak, die auf dem Gelände eines Automobilherstellers in Saragossa steht, um ein PV-Monitoring-System ergänzt. Gleichzeitig sind die rechtlichen Anforderungen zur Reduzierung der Wirkleistung der Dachanlage durch einen Dispatcher umgesetzt worden. Acht Viskey Boxen erfassen nun die Daten von insgesamt 20 Wechselrichtern und 451 String Combiner Boxen messtechnisch und leiten sie zum Portal eines der führenden Photovoltaik-Monitor-Anbieter weiter. Der Einsatz von Security Appliances FL mGuard von Phoenix Contact erlaubt den Betrieb sämtlicher Viskey Boxen in einem gemeinsamen VPN (Virtual Private Network). So lassen sich die Boxen nicht nur aus der Ferne warten, sondern sind auch vor unerlaubten Zugriffen geschützt. Die durch den Dispatcher Gnera initiierte Senkung der Wirkleistung wird auf eine der Viskey Boxen geschrieben, welche die Informationen dann innerhalb des VPN-Netzwerks an die anderen Boxen verteilt. Durch die Nutzung der vorhandenen Internet-Anschlüsse sowie der Security Appliances FL mGuard sind mehrere Kilometer Kabel eingespart worden.

Ein weiteres Projekt fand am Unternehmenssitz von Sager und Deus statt. Dort wurden das komplette Heizungssystem sowie eine PV-Anlage mit der Lösung Viskey Box Basic visualisiert. Die aufgenommenen Daten dienen der Erstellung wöchentlicher Reports. Die Heizung umfasst eine Solarthermie-Anlage, einen Pelletkessel, eine Druckhaltung mit Vakuumentgasung sowie verschiedene Wärmemengenzähler und Heizungspumpen. Während die Heizungspumpen über Modbus RTU ausgelesen werden, kommunizieren die Wärmemengenzähler über das M-Bus-Protokoll. Sie stellen Daten hinsichtlich der Leistung, Energie, Drehzahl und Volumenströme sowie Vor- und Rücklauftemperaturen zur Verfügung. Bei der PV-Anlage werden neben den String-Strömen die produzierte Energie, aktuelle Leistung sowie der Ertrag in Euro, CO2-Einsparungen und gefahrene Kilometer mit einem Elektroauto angezeigt.

Die dezentrale Energieerzeugung und Flexibilisierung der Energiemärkte tragen ebenso wie die Digitalisierung zur Entwicklung offener und kostengünstiger Visualisierungslösungen bei, um die Energieeffizienz entsprechender Anlagen zu verbessern. Die Viskey Box ist ein System, das die relevanten Daten herstellerunabhängig erfasst, verarbeitet, analysiert und darstellt.

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