Die Daten stets im Blick

Fernüberwachung per Internet: Zahlreiche Hersteller bieten Internetportale an, auf denen Anlagenbesitzer den Betrieb ihres PV-Kraftwerkes mitverfolgen können.
Bild: SMA

Am Anfang ist es noch aufregend: Wenn das Photovoltaikkraftwerk ans Netz geht, beobachten die frisch gekürten Energieerzeuger den Zähler gespannt. Läuft die Anlage? Speist sie ein? Wie viele Kilowattstunden waren es heute? Doch die Euphorie verfliegt schnell. "Dann ist der Blick auf den Zähler alle zwei Monate normal", sagt Martin Schneider, Geschäftsführer bei der "Meteocontrol GmbH", Hersteller von Mess- und Überwachungsgeräten in Augsburg. Tritt eine Störung auf und wird der Betreiber nicht benachrichtigt, können Ertragsausfälle über Wochen und Monate unentdeckt bleiben.

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Auch Christian Keilholz, Solarsachverständiger aus dem bayerischen Oberbergkirchen, stellt ein geringes Interesse an der Kontrolle von Photovoltaikanlagen fest. "Man geht davon aus, dass das Industrieprodukt den Normen entspricht und schon funktionieren wird", sagt er und schätzt: "95 Prozent denken so." Diese Einstellung hält Keilholz, der jedes Jahr Schadensfälle über mehrere MWpeak Solarstromleistung zur Prüfung auf den Tisch bekommt, für bedenklich. "Ertragsüberwachung ist eine absolut sinnvolle Maßnahme", betont er. "Ich kann sie unbedingt empfehlen."

Einfache Displays auf dem Tisch (wie hier der "Sunny Beam" von SMA) oder an der Wand eignen sich für den privaten Betreiber einer kleinen Photovoltaikanlage, der nur Basisdaten wie die aktuelle Leistung und den Tagesverlauf ablesen will.

Visualisierung oder Überwachung
An Produkten mangelt es nicht. Bei Wechselrichterherstellern sind Geräte zur Visualisierung und Überwachung von PV-Anlagen Teil des Standardprogramms. Darüber hinaus bieten Unternehmen wie das Ingenieurbüro "Papendorf Software Engineering" aus Gärtringen (Baden-Württemberg) oder "Meteocontrol" Lösungen als OEM-Produkte oder im Direktvertrieb an.

Zunächst lohnt sich ein Blick, ob ein Gerät lediglich visualisiert, das heißt, Basisdaten wie Tages-, Monats- und Jahreserträge erfasst und auf einem Display anzeigt, oder ob es eine Anlage tatsächlich überwacht. In letzterem Fall trägt das Gerät umfassende Betriebsdaten zusammen, analysiert sie und alarmiert den Betreiber bei Störungen. Die Darstellung auf einer Anzeigetafel oder im Internet ist dann nur eine von vielen Funktionen. Diese aufwendigere, aber aussagekräftigere Lösung kann nochmals um Sensoren ergänzt werden, sodass das Gerät einen Soll-Ist-Vergleich durchführen kann. Dabei wird der tatsächliche Ertrag anhand von Wetter- und Satellitendaten mit dem theoretisch möglichen Ertrag verglichen.

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Auf Internetportalen - wie hier von SMA - werden die Messdaten unter anderem grafisch dargestellt, hier der Tagesverlauf einer Solarstromanlage.

Auf Internetportalen (hier von Meteocontrol) können die Betreiber Anlagenwerte von jedem internetfähigen PC der Welt aus einsehen.

Tortendiagramme sind eine Form, wie Anlagendaten auf einem Überwachungsportal dargestellt werden. Bild: Sputnik

Der Monatsverlauf in kWh einer Anlage als Säulendiagramm in einem Überwachungsportal. Bild: Sputnik

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Licht am Ende des Wörterdschungels
Das Vokabular für die Produkte ist kreativ. Aus Begriffen wie "Personal Display", "Sunny Web-Box" und "Communicator" lassen sich die Funktionen noch erahnen, schwieriger wird es schon bei Komponenten wie dem "Funk-Piggy-Back". Hat man sich erst einmal durch den Wörterdschungel mit seinen Datenloggern, Ethernet und Plug & Play durchgekämpft, wird klar, dass sich die Angebote letztendlich nicht allzu sehr voneinander unterscheiden.

Die "Piggy Backs" von SMA sind im Wechselrichter integriert. Sie kommunizieren mit dem externen Kontrollgerät.

Die einfachste Möglichkeit, sich über den Ertrag auf dem Laufenden zu halten, ist, auf das Display des Wechselrichters zu sehen und den Leistungswert des Stromzählers zu kontrollieren. Doch nicht jeder will ständig zum Wechselrichter laufen, der vielleicht im Keller, in der Scheune oder in einem Gebäude Kilometer entfernt installiert ist. Als nächst komfortablere Lösung gibt es ein Display für das Wohnzimmer im Haus. Damit die Daten außerhalb des Wechselrichters angezeigt werden können, sind nur wenige Komponenten nötig. Im Wechselrichter gibt es eine Netzwerkkarte (zum Beispiel als "Com Card" bezeichnet), die er braucht, um Daten an einen Datenlogger zu senden. Dieser wiederum sammelt die Informationen in einem System. Er ist die externe Schnittstelle zwischen einem Wechselrichter bzw. dessen Netzwerkkarte und dem PC. Die Kommunikation via Datenlogger zwischen Wechselrichter und Computer ist über mehrere Wege möglich: kabelgebunden (per Ethernet) über DSL oder Festanschluss, analoges Modem, GSM-Funkmodem oder über eine digitale Speicherkarte (SD-Karte).

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Der Datenlogger - bei diesem Hersteller "WebLog" genannt - ist die externe Schnittstelle zwischen Wechselrichter und PC. Bild: Meteocontrol

Der Datenlogger "MaxViso" von Sputnik dient der Kontrolle kleinerer Photovoltaikanlagen ohne Fernüberwachung.

Der "Communicator" von Sunways erfasst als Überwachungsgerät die Betriebsdaten von bis zu 99 Wechselrichtern.

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Display für die Privatperson
Ein Beispiel für ein einfaches, kostengünstiges Kontrollgerät für den Privatmann ist der "Sunny Beam" von SMA. Die Daten werden kabellos per Funk übertragen. Auf dem Display des Tischgerätes kann der Betreiber Daten wie den Tagesverlauf, die aktuelle Leistung oder den Tages- und Gesamtenergieertrag ablesen. Das Gerät kann mit bis zu vier Wechselrichtern kommunizieren und zeigt die Leistungen der einzelnen Wechselrichter und die Monatsübersicht an. Auch Angaben wie der Energieertrag in Euro oder die CO₂-Einsparungen sind mittlerweile Standard bei diesen einfachen Ausführungen.

Mit dem "Smart Control" lässt sich in Verbindung mit dem "SmartConnect" eine Überwachung und Fehlereingrenzung bis auf Strangebene realisieren. Bild: Conergy

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Professionelle Überwachung
Bei den Profi-Versionen werden umfangreichere Daten ermittelt und Anlagen miteinander verglichen. Auch kann die Überwachung aus der Ferne über einen PC erfolgen. Kaco wirbt beispielsweise damit, dass sein "Powador-proLOG" Betriebsdaten von bis zu 32 Wechselrichtern erfasst. Beim "Sunways Communicator" können Anlagenbetreiber über Internet bis zu 99 Wechselrichter überwachen.

Zu den Betriebsdaten, die erfasst werden, zählen die Wechselrichter-Temperatur, Spannungs- und Stromwerte, die Leistung und der Tagesertrag. Papendorf Engineering zum Beispiel erfasst diese Daten in seiner Version für kommerzielle Betreiber und Großanlagen, dem "Sol.Connect.Center", in 10-Minuten-Intervallen. Üblich sind auch viertelstündliche Aufzeichnungen. In Profigeräten werden die Daten über mehrere Jahre gespeichert, beim einfachen Display für Privatleute sind kürzere Zeiträume wie 30 Tage üblich.

Tritec bietet ein Handmessgerät für netzgekoppelte und Inselanlagen an. Es misst den Kurzschlussstrom und die U/I-Kennlinie. Die Kurve wird direkt vor Ort auf dem Display angezeigt.

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Alarm per SMS, Fax oder Mail
Um überhaupt von Überwachung sprechen zu können, sollte ein Gerät eine Alarmfunktion bei Störungen beinhalten. So wird der Betreiber zum Beispiel benachrichtigt, wenn der Ertrag von Normwerten abweicht, oder wenn es bei einzelnen Wechselrichtern oder der Gesamtanlage zu Produktionsausfällen kommt. Der Betreiber kann wählen, ob er per E-Mail, SMS oder Fax informiert werden möchte.

Der "SolarLog 800e" arbeitet mit allen gängigen Wechselrichtern zusammen. Die Bedienung erfolgt wahlweise über Touchscreen-Display oder über einen Webbrowser im Netzwerk.
(Bild: Solare Datensysteme)

Soll-/Ist-Vergleich ist aussagekräftiger
Zahlenwerte auf einem Display, die Erfassung und Darstellung von Kenndaten durch Grafiken und Tabellen auf dem PC oder im Internet sowie die Alarmierung bei Störungen sind die gängigen Funktionen von Visualisierungs- und Überwachungsgeräten. Nicht selbstverständlich dabei ist die Soll-/Ist-Analyse. "Dabei kommt es gerade auf diese an", sagt Solargutachter Christian Keilholz. Für diese Funktion muss die tatsächliche Energie aus der PV-Anlage im Verhältnis zur theoretischen Energie gesetzt werden. Dazu muss die Möglichkeit vorhanden sein, die Bestrahlungsstärke und die Modultemperatur messen zu können. Diese Parameter können zum Beispiel mit Referenz-Sensoren gemessen werden. Ein Beispiel ist die "Sunny SensorBox" von SMA. Sie wird im Außenbereich am Solargenerator montiert und enthält eine Solarzelle, die die Sonneneinstrahlung misst, sowie einen Temperaturfühler, der die Modultemperatur erfasst. Auf Basis der aktuellen Einstrahlung und der Modultemperatur kann so die zu erwartende Soll-Leistung berechnet und mit der gemessenen Ist-Leistung verglichen werden.

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Die "ServeMaster"-Wechselrichter von IBC ermöglichen zusammen mit den (nicht abgebildeten) Data- und Weblogger eine Fernüberwachung der Photovoltaik-Anlagen per PC.

Darüber hinaus gibt es auch im laufenden störungsfreien Betrieb Protokolle, die z.B. täglich oder wöchentlich versendet werden. Je nach Bedarf können sie auch auf dem PC eingesehen werden. Hierfür sind Internetportale üblich. "Sunny Portal" von SMA, "Fronius Solar.web" und "PowadorWeb" von Kaco sind solche Angebote. Solarstromerzeuger können so von jedem internetfähigen Computer auf der Welt den Betrieb ihrer Anlage in Echtzeit kontrollieren und gegebenenfalls Fehlerdiagnosen einholen. Die Daten stehen in geschützten Bereichen zur Verfügung.
Eine andere Möglichkeit bieten einige Anbieter über ihre Internetportale. Zum Beispiel Kaco: Der Wechselrichterhersteller erstellt in seinem Onlineportal die Soll-/Ist-Vergleiche. "Es ist nicht unbedingt notwendig, einen lokal installierten Sensor zu verwenden, aber auf jeden Fall ratsam", sagt Daniel Kachel von Kaco. Dies hängt mit der Toleranz der Messung zusammen. "Mit lokalem Sensor beträgt diese +/- 6 %", erläutert er. "Bei Satellitendaten hängt die Genauigkeit von den Wetterverhältnissen ab und kann zwischen +/- 6 und 12 % schwanken."

Dass der Soll-/Ist-Vergleich nicht zum Standardprogramm bei der Überwachung gehört, erstaunt Christian Keilholz nicht. "Wer hat schon Interesse daran, dem Betreiber aufzuzeigen, wie viel er theoretisch erzeugen könnte und dass sein Ertrag vielleicht darunter liegt?" Von einem Modul- oder Wechselrichterhersteller könne man dies kaum erwarten.

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Außerdem macht er auf einen weiteren Punkt aufmerksam: "Bei der Messung der Bestrahlungsstärke können, insbesondere bei Dünnschichtmodulen, Fehler von +/- 10 % gemacht werden." Nachfolgende - eventuell ebenfalls fehlerbehaftete - Berechnungen würden diesen Fehler für die Gesamtgenauigkeit übernehmen. Betreibern rät er daher, unbedingt die Gesamtgenauigkeit des Systems zu erfragen.
Warum tun Betreiber und Installateure sich nun noch so schwer mit der Überwachung? Für Keilholz liegt die Antwort auf der Hand: "Letztendlich zählt das Geld auf dem Konto, da scheut man die zusätzliche Investition." Ralf Haselhuhn, Leiter des Fachausschusses Photovoltaik der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS), sieht noch einen anderen Grund. "Die Datenmenge überfordert den Kunden und den Installateur", meint er. Die DGS rät grundsätzlich zur Überwachung von PV-Anlagen, Haselhuhn hält sie nur bei Großanlagen für Pflicht. Eine zunehmende Nachfrage nach Überwachungssystemen für Großanlagen und Solarparks stellt zum Beispiel der Hersteller SMA fest.

Online-Überwachung
Meteocontrol bietet Systeme zur Überwachung an, die die Kunden entweder auf ihrem eigenen Computer betreiben können oder sie können über den Meteocontrol-Server laufen. Sunways unterscheidet zwischen einem Basis-Zugang, der die Anlagenerträge visualisiert und als 5-Minuten-, Tages-, Monats-, Jahres- und Gesamterträge anzeigt. Hierfür fallen keine Gebühren an. Kostenpflichtig ist hingegen der Profi-Zugang. Die Anlagenüberwachung über das Portal beinhaltet dann unter anderem Soll-/Ist-Vergleiche, Meldungen bei Abweichungen und den Zugriff auf professionelle Wetterdaten.

Zukünftige Techniken
"Die Tendenz geht dahin, dass Überwachungsgeräte keine Zusatz-Hardware mehr sein werden", sagt Christian Buchholz, Produktmanager bei Sunways in Konstanz. In die Wechselrichter seien jetzt schon viele Funktionen eingebaut. "All-in-one, also Geräte, die alles beinhalten, sind die Zukunft", ist Buchholz überzeugt. Dann müssten sich auch Anlagenbetreiber nicht mehr entscheiden, ob sie nun lediglich visualisieren oder überwachen oder vielleicht sogar einen Soll-Ist-Vergleich durchführen wollen.