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Photovoltaik

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Umstieg auf moderne Kommunikation

Text: Markus Zerer, Zebotec
In der Photovoltaik-Branche steigen die Anforderungen an die Kommunikations- und Regelungstechnik innerhalb der Anlagen. Die bisherigen Protokolle und Einzellösungen stoßen an ihre Grenzen. Offene Kommunikationsprotokolle sowie ein Baukasten aus Hard- und Software-Elementen sind die Lösungen der Zukunft.

Lange Zeit war die Photovoltaik-Branche (PV) geprägt von proprietären Protokollen und Einzellösungen für die Überwachung und Steuerung von Anlagen. Spätestens seitdem viele Wechselrichterhersteller die vollumfassende Betriebsführung als Tätigkeitsfeld für sich entdeckt haben, wandelt sich dieses Bild, und die Hersteller öffnen sich. Dadurch konnte in den letzten Jahren ein Trend hin zu offenen Kommunikationsprotokollen beobachtet werden. Die Anzahl an unabhängigen Lieferanten von Überwachungs- und Regelungstechnik steigt an, und die Systeme werden verstärkt an Industriestandards angepasst.

Zahlreiche neue Stakeholder und Anforderungen erhöhen zunehmend auch die Komplexität der Kommunikationstechnik innerhalb einer PV-Anlage. Die in der Vergangenheit oft nachrangige Planung der Kommunikationstechnik rückt nun mehr in den Vordergrund, und die Errichter setzen stark auf flexible und offene Lösungen. Gerade bei immer kürzeren Verträgen für die Betriebsführung der Anlagen und wechselnden Operation-and-Maintenance-Anbietern zahlen sich solche Lösungen aus, da nicht immer ein neues System installiert und nachträglich Geld investiert werden muss.

Innerhalb einer PV-Anlage stellt der Datenlogger die zentrale Überwachungseinheit dar. Bei großen Anlagen verfügt dieser über zahlreiche Schnittstellen zu den Wechselrichtern, Sensoren und Netzanalysegeräten. Eine modulare Hardware-Lösung ermöglicht dem Anlagenbetreiber auf nachträgliche Forderungen des Netzbetreibers (etwa Parkregler, Fernwirktechnik) zu reagieren und einzelne Schnittstellen nachzurüsten oder Software-Bausteine zu ergänzen. Wichtig ist neben der modularen Hardware auch eine modulare Software. Können durch externe Schnittstellen beispielsweise ein neuer serieller Wechselrichter-Bus angeschlossen oder eine Netzmessung zur Erfassung der Ist-Werte integriert werden, muss auch die Software angepasst werden.

Aus der Ferne steuern

Die Mittelspannungsrichtlinie des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft stellt die Grundlage für die Netzintegration von Anlagen im Mittelspannungsnetz dar. Aber schon dort finden sich vier grundlegende Arten der Blindleistungsregelung wieder. Diese können von den über 800 deutschen Netzbetreibern angewendet und an die regionalen Bedürfnisse des Netzes angepasst werden. Neben dem reinen Netzsicherheitsmanagement und der Blindleistungsregelung haben sich in den letzten Jahren auch die Anforderungen an die Fernwirktechnik erhöht. Die Integration der Anlagen in den Leitstand des Netzbetreibers erfordert neben der Übermittlung der Ist-Einspeiseleistung auch Befehle aus der Schaltanlage und dem Schutzgerät sowie die Weiterleitung der Reduzierungs- und Schaltbefehle an die Parksteuerung und die Leistungsschalter. Spätestens nun ist ein einfacher Datenlogger zur Überwachung der Wechselrichter am Ende und muss durch eine erweiterbare Industrielösung ersetzt werden.

Neben den Anforderungen an die Kommunikation innerhalb der PV-Anlage sind in den letzten Jahren auch die von externen Stakeholdern gestiegen. Gerade nach der Einführung der Fernsteuerbarkeit durch den Direktvermarkter konnte vielfach der Einbau von Parallellösungen beobachtet werden, die als reine Vorrangschaltung eingebaut und teilweise nicht in die bestehende Überwachungslösung integriert werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Systeme vor Ort nicht die notwendige Flexibilität und Erweiterbarkeit aufweisen, um diesen Anforderungen tatsächlich gerecht zu werden.

Auch die Hersteller der Wechselrichter zeigen deutlich mehr Interesse an einem direkten Zugang zum Park und dem lokalen Netzwerk (zum Beispiel VPN, Virtual Private Network), um Fernwartungen und weiterführende Diagnosen durchzuführen. Dies ist in jedem Fall sinnvoll, da Anfahrten, Termine vor Ort und damit Kosten für Betreiber und Betriebsführer gespart werden können. Trotzdem erfordert der externe Zugang durch mehrere Personen einen Systemadministrator. Dieser verwaltet die Benutzer und kümmert sich um das Thema Sicherheit. Leider verfügen die wenigsten Anlagen über diese Funktion und Person. Der jeweilige Betriebsführer kümmert sich neben dem Sicherungstausch und dem Rasenmähen auch noch um das Netzwerk.

Die frühzeitige Planung des internen Kommunikationsnetzwerks und die Auswahl von industrietauglichen Komponenten sind für die zukünftige Teilnahme von Photovoltaik-Anlagen am Strommarkt von großer Bedeutung. Ein modulares Baukastensystem für Hard- und Software in Kombination mit einem Systemadministrator sichern langfristig die Erträge von Anlagenbetreibern und Assetmanagern. Sie helfen zudem der PV-Branche weiter zur Professionalisierung.

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