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Bild: Phoenix Contact; iStock, Pickingpok

Monitoring-System für Photovoltaikanlagen Mit dem richtigen Equipment und Daten von der Sonne profitieren

07.11.2017

Damit Photovoltaikanlagen wirtschaftlich und zuverlässig funktionieren, müssen Daten erfasst, gespeichert und ausgewertet werden. Dafür sind Datenlogger erforderlich, die sich parametrieren lassen oder frei programmiert werden können. Die Herausforderung besteht darin, für jede Anlage das passende Gerät zu finden.

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Ob als Teil eines Solarparks oder auf einer Dachanlage auf dem Supermarkt – kommerziell ausgerichtete Photovoltaikanlagen werden in der Regel stets überwacht. Das Monitoring ist also fester Bestandteil der Systemlösung. Sogenannte Datenlogger nehmen dazu alle relevanten Anlagendaten auf. Das Überwachungssystem selbst erfüllt drei wesentliche Aufgaben. Zum einen werden sämtliche wichtigen Anlagendaten aufgezeichnet, archiviert und bei Bedarf an ein Webportal übertragen. Darüber hinaus prüft die Lösung die weitergeleiteten Daten, informiert den Anlagenbetreiber frühzeitig bei Unregelmäßigkeiten und erstellt turnusmäßig einen Bericht über die Anlagenerträge. Damit erhält der Betreiber nicht nur Auskunft über die Performance seines Anlagenportfolios. Die Funktionen bilden vielmehr die Grundlage, um eine effiziente technische Betriebsführung sicherzustellen und ermöglichen erst eine gezielte Planung von Serviceeinsätzen.

Anlagengröße und -anforderungen entscheiden

Um die Anlagendaten zu erfassen, zu speichern und zu kommu­nizieren bietet der Markt eine Vielzahl verschiedener Datenlogger. Das für die jeweilige PV-Anlage am besten passende Datenlogging-System ist dabei abhängig von der Anlagengröße sowie den spezifischen Anforderungen an den Funktionsumfang. Soll eine pauschale Aussage getroffen werden, erweist es sich für die Betreiber kleiner Anlagen oftmals am sinnvollsten, wenn sie die vorhandenen Datenlogger-Funktionen des verwendeten Wechselrichters in der Freemium-Version nutzen. Dabei handelt es sich um eine kostenfreie Basisversion, wohingegen die Vollversion kostenpflichtig ist. Die Freemium-Ausführung, die eine Plug-and-Play-Inbetriebnahme erlaubt, kann die wesentlichen Anlageninformationen in einem ausreichenden Detaillierungsgrad darstellen.

Die Geschäftskunden großer PV-Kraftwerke haben jedoch deutlich höhere Anforderungen an ein solches Datenlogging-System. Investoren wünschen sich beispielsweise oft eine Visualisierung ihrer unterschiedlichen Anlagen in einem zentralen Webportal. Systemintegratoren sehen sich hingegen mit der Herausforderung konfrontiert, Anlagen mit verschiedenen Sensoren, Messgeräten oder Wechselrichtertypen in Betrieb nehmen zu müssen und an möglichst viele unterschiedliche Webportale anbinden zu können. Es lohnt sich also zu prüfen, welche Systeme am Markt erhältlich sind und durch welche Vorteile sich diese Systeme auszeichnen respektive welche Nachteile es zu bedenken gilt.

Parametrierbare Geräte: Einfach, aber unflexibel

In erster Linie sind zwei verschiedene Datenlogger-Systeme zu betrachten: die parametrierbaren und die frei programmierbaren Geräte. Zu den parametrierbaren Datenloggern zählen alle Geräte, die speziell zur Überwachung von PV-Anlagen ausgelegt sind. Der Vorteil dieser Systeme liegt in der einfachen Inbetriebnahme. Meist werden die Anlagendaten standardmäßig an das unternehmenseigene Webportal weitergeleitet. Die für die Daten­erfassung der gängigen Wechselrichtertypen notwendigen Treiber sind in der Regel vorhanden und einsetzbar.

Allerdings ist der Funktionsumfang derartiger Datenlogger genau auf solche Anwendungsfälle beschränkt. Zwar bieten viele Hersteller Erweiterungspakete für andere anwendungsnahe Funktionen an – beispielsweise das einfache Einspeisemanagement über Funkrundsteuerempfänger. Dabei geht es jedoch zum Teil nicht nur um Software-Erweiterungen. Vielmehr muss zusätzliche Hardware hinzugekauft werden. Ein weiterer Nachteil parametrierbarer Datenlogger besteht darin, dass der Anwender bei besonderen oder zukünftigen Anforderungen des Netzbetreibers an das Einspeisemanagement sowie bei der Direktvermarktung erheblich von der Update-Politik des Geräteherstellers abhängig ist.

Zudem erweist sich das Übertragen der Anlagendaten an Drittanbieter-Portale bei manchen Systemen als problematisch. So muss der Datenexport auf Fremdportale teilweise bezahlt werden. Bei der Auswahl des passenden Portalanbieters ist ferner darauf zu achten, wem die Daten gehören. Insbesondere wenn der Betreiber der Photovoltaik-Anlage bei einem Wechsel des Portals auf die historischen Daten zugreifen möchte, sollte dieser Punkt geklärt sein. Insgesamt bleibt also festzustellen, dass sich die parametrierbaren Datenlogger bei der Erstinstallation komfortabel handhaben lassen und daher für einfache Anwendungen eine gute Lösung darstellen. Die Systeme weisen allerdings eine begrenzte Flexibilität hinsichtlich ihrer Anpassungs- und Erweiterungsfähigkeit auf.

Zukunftsgerichtete programmierbare Geräte

Bei den programmierbaren Datenloggern handelt es sich um industrielle Steuerungstechnik, die in den unterschiedlichsten Branchen genutzt wird. Diese Lösung ist flexibel. Das Gerät fungiert dabei nicht nur als Datenlogger, sondern kann weitere Funktionen bereitstellen, zum Beispiel das Einspeisemanagement über verschiedene Kommunikationsstandards wie die Fernwirktechnik. Aufgrund ihrer vielfältigen Kaskadierungsmöglichkeiten verfügt die Steuerungstechnik über einen theoretisch grenzenlosen Funktionsumfang. Die robuste Industrie-Hardware eignet sich außerdem bestens für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen, wie sie in PV-Anwendungen vorzufinden sind.

Darüber hinaus lassen sich Ersatzteile für Steuerungen über einen langen Zeitraum beschaffen. Das ist ein weiterer Pluspunkt gegenüber parametrierbaren Datenloggern, denn PV-Anlagen sind typischerweise für eine Lebensdauer von bis zu 25 Jahren ausgelegt. Im Bereich regenerative Energien werden zudem immer mehr hybride Anlagen realisiert. Das bedeutet, dass die PV-Anlagen in Kombination mit Blockheizkraftwerken, Batteriespeichern, Ladeinfrastruktur und/oder Windkraftanlagen in ein Gesamtsystem integriert werden müssen. Die industrielle Steuerungstechnik bietet auch hier die erforderliche Flexibilität, um die komplexen Anforderungen an ein Energiemanagement gemäß dem Wunsch des jeweiligen Anwenders umzusetzen. Ihr Nachteil liegt in den notwendigen Programmierkenntnissen des Anwenders, denn der große Funktionsumfang und die hohe Variabilität lassen sich lediglich durch die freie Programmierbarkeit erreichen.

Toolbox für einfache Inbetriebnahme

Phoenix Contact unterstützt Anlagenbetreiber und System­integratoren bei der Realisierung einer zuverlässigen Überwachungslösung. Neben der Steuerungstechnik stellt das Unternehmen auch eine Technologieplattform zur Verfügung, die eine umfangreiche Toolbox für die Inbetriebnahme von PV-Kraftwerken umfasst.

Bestandteil der sogenannten Solarworx Toolbox sind unter anderem Treiber, die einen bidirektionalen Datenaustausch mit Wechselrichtern sowie das Auslesen unterschiedlicher Leistungs- oder Umweltmessgeräte ermöglichen. Dabei werden sowohl herstellerunabhängige Treiber angeboten als auch neue Treiber nach Kundenwunsch entwickelt. Optional lassen sich Einspeisemanagement-Funktionen oder der Sunspec-Kommunikationsstandard einsetzen.

Die Toolbox umfasst darüber hinaus Treiber für die Anbindung an verschiedene Webportale. Je nach Größe der Anlage können die unterschiedlichen Funktionen so von einem einzigen Gerät übernommen werden. Das erweist sich gerade bei großen Photovoltaikkraftwerken als entscheidender Kostenvorteil. Der Funktionsumfang der Solarworx Toolbox wird gemäß den nationalen Vorgaben sowie aufgrund von Kundenanforderungen kontinuierlich erweitert und gepflegt.

Bildergalerie

  • Anlagedaten können bequem von jedem Endgerät ausgewertet und Serviceeinsätze gezielt geplant werden.

    Bild: Phoenix Contact

  • Auf Basis der mit den Datenloggern erfassten sowie gespeicherten und ausgewerteten Daten lässt sich der Betrieb der Photovoltaikanlagen optimieren.

    Bild: Phoenix Contact

  • Industrielle Steuerungstechnik bietet Flexibilität für die Datenerfassung und deren Übertragung in verschiedene Portale.

    Bild: Phoenix Contact

  • Die Solarworx-Systemplattform stellt viele unterschiedliche Funktionen zur Unterstützung von Systemintegratoren zur Verfügung.

    Bild: Phoenix Contact

  • Mit den PV-Sets werden die MPP-Tracker bestmöglich vor Überspannungsschäden geschützt.

    Bild: Phoenix Contact

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