Wissenswertes zu einer PV-Anlage

Der Aufbau

Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren Modulen, die in einzelne sogenannte "Stränge" aufgeteilt sind (englisch: string). Jeder Strang besteht aus hintereinandergeschalteten Modulen, wodurch sich die Spannung der einzelnen Module summiert. Verschattung oder Defekt eines Moduls bewirkt eine Verschlechterung, oder den Totalausfall des kompletten betroffenen Strangs. Je nach Gesamtleistung hat eine Solaranlage mehrere solche Stränge.

Solarmodule

Der Strom aus jedem Strang läuft in einen Wechselrichter, der den von den Modulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und diesen ins öffentliche Stromnetz einspeist. Die Wechselrichter sind auf die Maximalleistung des jeweiligen Strangs abgestimmt. Daher gibt es Wechselrichter mit unterschiedlichen Leistungen.

Zusätzlich sind die Wechselrichter mit einem Datenlogger verbunden, der periodisch die erzeugte Energie abfragt und eine Fernüberwachung der PV-Anlage über das Internet bietet.

Wechselrichter

Die Leistung in Theorie und Praxis

Die theoretisch mögliche Maximalleistung einer PV-Anlage wird in kWp (Kilowatt peak, peak = Spitze) angegeben. Diese Angabe bezeichnet die Spitzenleistung der Solarmodule unter definierten Testbedingungen und dient dem Vergleich von Solarmodulen. Die in der Praxis erzielte Maximalleistung hängt von verschiedenen Faktoren wie der Neigung und Ausrichtung ab und ist bei jeder Anlage unterschiedlich.

Überwachung mit dem Datenlogger

Jeder Wechselrichter zählt die Kilowattstunden (kWh), die er produziert. Die Webbox (bzw. Datenlogger) ist über eine serielle Schnittstelle mit allen Wechselrichtern verbunden. Sie fragt alle 15 Minuten die momentanen Werte von allen Wechselrichtern ab und merkt sie sich.
In einem Zeitintervall von ca. 70-80 Minuten schickt die Webbox ihre gesammelten Daten an den Server des Sunnyportals, wo dann verschiedene Auswertungen daraus berechnet werden können.
Durch die Wartezeiten zwischen den Übertragungen können in der Anzeige des aktuellen Tages die neuesten Werte bis zu ca. 90 Minuten fehlen. Sie werden bei der nächsten Übertragung nachgereicht.

Diese Überwachung bietet unter anderem eine Alarmfunktion, wenn bei einer Anlage etwas nicht mehr richtig funktioniert. Falls zum Beispiel einer der Stränge plötzlich eine im Vergleich zum Rest der Anlage unterschiedliche Leistung liefert, erhält die BEG eine Mail geschickt. Dann kann schnell auf einen Fehler reagiert werden, der ohne diese Information möglicherweise lange unentdeckt bleiben würde und dadurch einen entsprechenden Ausfall der Stromproduktion und somit Vergütung zur Folge hätte.

Ausfall oder Fehlfunktion der Webbox führt nur zu fehlenden Daten in der Anzeige. Wenn die Webbox wieder funktioniert, werden die Daten ab diesem Zeitpunkt wieder korrekt erfasst und angezeigt. Die Funktion der Wechselrichter wird dadurch nicht beeinflusst. Sie produzieren weiter Energie und speisen sie ein, es ist nur keine grafische Darstellung für diesen Zeitraum möglich.
Nur bei einem kompletten Stromausfall dürfen die Wechselrichter aus Sicherheitsgründen keinen Strom ins Netz einspeisen und müssen automatisch abschalten.

Hinweis zur Abrechnung

Für die Abrechnung ist der Wert des Stromzählers maßgeblich, der von den Wechselrichtern ermittelte Ertrag zählt dabei nicht. Die Werte weichen allerdings erfahrungsgemäß nur wenig voneinander ab, so dass die Auswertungen eine ziemlich genaues Bild der Anlage liefern.

Auswertungen und Statistiken

Sowohl die selbst erstellten als auch die im Sunnyportal ersichtlichen Auswertungen basieren auf den Daten der Wechselrichter, die über die Datenlogger gesammelt werden.

Die Leistungskurve in der Tagesansicht

Aus den Ertragsdaten eines Wechselrichters wird die durchschnittliche Leistung zwischen den beiden Mess-Zeitpunkten berechnet. Diese Werte werden in einer Grafik dargestellt.
Die Leistung bei fest installierten Modulen ist bei ungehinderter Sonne eine glockenähnlich verlaufende Kurve. Wenn die Sonneneintrahlung den nötigen Schwellwert erreicht, nimmt die Leistung solange zu, bis die Sonne die optimalste Position erreicht hat und die Module am effektivsten bescheint. Danach nimmt die Leistungskurve wieder ab.
Die Kurven im Winter sind aufgrund der niedriger stehenden Sonne entsprechend flacher als die im Sommer.
An Tagen mit Wechsel zwischen Sonne und Bewölkung sind die Kurven entsprechend zackig.

Je nach Neigung und Ausrichtung der PV-Anlage liegt selbst der bestmögliche Sonnenstand noch erkennbar unter der theoretisch denkbaren optimalen Sonneneinstrahlung, so dass die Maximalleistung im Regelfall nicht erreicht wird.

Die folgende Beispielgrafik zeigt die Leistungskurve eines Tages mit fast ungestörter Sonneneinstrahlung für die Wechselrichter der beiden Schul-Anlagen. 100% entspricht der jeweiligen Maximalleistung, so dass die relativen Leistungen bei gleicher Sonneneinstrahlung annähernd identisch sind.
Beim Schuldach ist an klaren Tagen gut erkennbar, dass der Wechselrichter des Südwestdachs (blaue Kurve) erst später beschienen wird und auch erst später sein Maximum erreicht, als die beiden Wechselrichter des Südostdachs. An trüben Tagen mit diffusem Licht ist dieser Unterschied nicht sichtbar.

Beispiel für eine Leistungskurve

Außerdem lassen sich natürlich alle möglichen weiteren Auswertungen mit den Daten berechnen. Im Sunnyportal (siehe die Links auf der Seite "unsere Projekte"), sowie auf der Seite "aktueller Ertrag" finden Sie verschiedene Auswertungen.

Jahresübersicht

Anhand von Erfahrungswerten kann der erwartete Jahresertrag einer Anlage bestimmt und anhand einer Verteilung der Sonnenstunden eines Jahres auf die einzelnen Monate aufgeteilt werden. Die Übersicht des aktuellen Ertrages im Vergleich zu den durchschnittlichen Erwartungswerten zeigt den "Erfolg" der Anlage im jeweiligen Jahr.
Dazu ist anzumerken, dass die Prognosen für eine PV-Anlage bewusst eher pessimistisch ausgelegt werden, damit der tatsächliche Ertrag im Normalfall oberhalb der Prognosen liegt.