Cleverer Simulant

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PVsyst wird seit 1993 mit der finanziellen Unterstützung des Schweizer Bundesamtes für Energie an der Universität Genf entwickelt und dabei kontinuierlich verbessert. Die Software ist ein Studien- und Simulationswerkzeug zur Auslegung (Planung), Simulation (Ertragsprognose) und Analyse (Optimierung) photovoltaischer Systeme. Daher ist das Programm vor allem für Planer – Architekten wie Ingenieure oder Techniker – von Photovoltaikanlagen eine praktische Hilfe. Darüber hinaus hat sich das Programm mit seinen hilfreichen Werkzeugen („Tools“) auch in der Ausbildung gut bewährt.

Durch seinen Funktionsumfang zählt PVsyst zu den leistungsfähigsten und umfangreichsten Programmen zur Simulation von Photovoltaikanlagen. Nicht zu Unrecht ist es daher heute international sehr weit verbreitet, auch wenn sich die Anwendung teilweise recht komplex gestaltet. In der aktuellen Version wurden Nutzerfreundlichkeit und Handhabbar keit im Vergleich zu früheren Versionen allerdings wesentlich verbessert.

Das Programm arbeitet mit zwei unterschiedlichen Anwendungsebenen, um verschiedene Nutzergruppen hinsichtlich ihres Vorwissens sowie der unterschiedlichen Erwartungen an die Ergebnisse einer Simulation zufriedenzustellen. Diese Anwendungsebenen unterscheiden sich im Funktionsumfang sowie in der Genauigkeit der Ergebnisse: Die Software erlaubt sowohl eine einfache Vordimensionierung als auch eine detaillierte Projektplanung. Dies gilt für Photovoltaik-Inselanlagen ebenso wie für netzgekoppelte Photovoltaiksysteme.

Einfache Vordimensionierung

Die Vordimensionierung („Preliminary Design“) ist ein einfaches und schnelles Werkzeug von PVsyst, mit dem eine Photovoltaikanlage grob ausgelegt werden kann. Abhängig von den Vorgaben des Kunden – wie zum Beispiel der zur Ver fügung stehenden Dachgröße oder dem gewünschten Modultyp – und einigen weiteren Parametern – wie zum Beispiel der Einbausituation der Solarmodule und den Strahlungsdaten am geplanten Standort – berechnet das Programm die ungefähr zu erwartenden monatlichen Energieerträge und die überschlägige Wirtschaftlichkeit des geplanten Projekts. Bei der Vordimensionierung ist die Zahl der einzugebenden Parameter bewusst klein gehalten. Beispielsweise kann kein konkretes Solarmodul, sondern lediglich der Modultyp (mono- oder polykristallin oder Dünnschicht) ausgewählt werden. Dies ermöglicht eine schnelle Nutzung des Programms ohne größeres Interesse an Details. Dabei sollte dem Anwender bewusst sein, dass der bei der Vordimensionierung ermittelte Anlagenertrag nur eine grobe Schätzung darstellt.

Die detaillierte Projektplanung („Project Design“) bietet unter Berücksichtigung vieler Details eine Simulation von Photovoltaikanlagen mit wesentlich größerer Genauigkeit. Sie erfolgt mit Hilfe eines einfach zu bedienenden „Expertensystems“, das dem Anwender hilft, die zu planende Photovoltaikanlage richtig zu dimensionieren und dafür die passenden Komponenten auszuwählen. Die Ertragsprognose basiert, wie bei den meisten kommerziell verfügbaren Simulationsprogrammen, auf einer Zeitschrittsimulation mit Stundenwerten. Das bedeutet, dass das Programm für jede einzelne Stunde eines durchschnittlichen Strahlungsjahres ermittelt, welcher Ertrag für die zu berechnende Photovoltaikanlage zu erwarten ist, und diese Stundenwerte dann für die Monats- und Jahreswerte entsprechend aufsummiert. Übersichtlich und bedienerfreundlich gestaltet, führt die Software schrittweise durch die verschiedenen Programmabschnitte der detaillierten Projektplanung.

Umfangreiche Produktdatenbank

Das Programm PVsyst bietet eine umfangreiche Produktdatenbank mit mehr als 1.750 verschiedenen Solarmodulen und mehr als 650 Wechselrichtern. Mit Hilfe dieser Datenbank lassen sich sowohl Ertragsprognosen als auch einfache Wirtschaftlichkeitsberechnungen durchführen. Am Ende der Anlagenplanung steht ein automatisch generierter Projektbericht zum Abspeichern und Ausdrucken, der alle Parameter der Photovoltaikanlage sowie die wichtigsten Simulationsergebnisse enthält. Zur kontinuierlichen Verbesserung ihres Simulationsmodells führen die Entwickler von PVsyst immer wieder Kennlinien- und Ertragsmessungen an realen Solarmodulen durch. Als einzige Simulationssoftware – neben PV*SOL – verfügt PVsyst über verifizierte Datensätze für Cadmium-Tellurid-Solarmodule. Die wurden in Zusammenarbeit mit First Solar erstellt und sind daher von dem amerikanischen Dünnschichthersteller explizit freigegeben.

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Bezugsquelle

André Mermoud, Groupe Energie (CUEPE), Universität Genf, Battelle, bât. D / 7, route de Drize, CH-1227 Carouge (Geneva), Fax: 0041 22 379 06 39

andre.mermoud@cuepe.unige.ch

www.pvsyst.com

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Das Programm besitzt Schnittstellen zu anderen Simulationswerkzeugen, wie zum Beispiel der Software Meteonorm (siehe PHOTOVOLTAIK, Ausgabe 11/2007), so dass der Im- und Export von Daten in PVsyst komfortabel möglich ist. Zur Software gehören außerdem eine Reihe interessanter Teilprogramme („Tools“), wie zum Beispiel eine 3D-Berechnung der Objektverschattung zur Analyse von Schattenwürfen durch nahestehende Objekte. Daneben gibt es eine Möglichkeit zum Import tatsächlich gemessener Anlagendaten für einen direkten Vergleich zwischen simulierten und gemessenen Werten. Weitere Teilprogramme bieten interessante Möglichkeiten zur Untersuchung „solarer Geometrien“, wie zum Beispiel des Verschattungswinkels bei Flachdachmontage oder der Strahlung auf geneigte Flächen.

Um eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage zu simulieren, muss der Nut zer nur die gewünschte Anlagenleistung eingeben und die gewünschten Solarmodule und Wechselrichter aus der mitgelieferten Produktdatenbank auswählen. Das Programm errechnet die Zahl der benötigten Wechselrichter und schlägt ein geeignetes Anlagenlayout (Verschaltung der Module in Reihe und parallel) vor. Bei diesem Vorschlag werden die technischen Parameter der Module und Wechselrichter berücksichtigt, so dass beispielsweise die Zahl der Module in Reihe zum MPP-Spannungsfenster des Wechselrichters passt. Unabhängig von dem Vorschlag des Programms kann der Nutzer das vorgeschlagene Anlagenlayout modifizieren. Auch dabei erhält er die Unterstützung der Software, die entsprechende Warnhinweise ausgibt, wenn die Anlagenauslegung nicht zufriedenstellend ist.

Die Warnhinweise des Programms sind zweistufig gestaltet: In rot wird der Anwender darauf hingewiesen, wenn ernste Probleme in der Anlagenkonfiguration eine Simulation unmöglich machen. In orange wird angezeigt, dass die Konfiguration des zu simulierenden Systems nicht optimal ist, aber die Simulation trotzdem noch durchgeführt werden kann.

Die angezeigten Warnungen berücksichtigen die technischen Vorgaben der Wechselrichterhersteller bei der Verschaltung der Module mit den Wechselrichtern. Das sind beispielsweise die zulässige Stringspannung oder die maximale Stringzahl.

Das Programm PVsyst steht aktuell in der Version 4.31 zur Verfügung. Eine Vollversion kostet 900 Schweizer Franken (circa 600 Euro), weitere Lizenzen (innerhalb der gleichen Firma) kosten nur 150 Schweizer Franken (circa 100 Euro). Das Programm wird nur per Internet ausgeliefert: Nach dem kostenlosen Download von der Homepage www.pvsyst.com und der Installation der Software auf dem Rechner kann PVsyst zehn Tage lang uneingeschränkt ausprobiert und getestet werden. Nach dieser Frist wechselt das Programm in den eingeschränkten Demomodus. Wer die Software PVsyst nach der zehntägigen Testphase weiterhin verwenden möchte, kann durch den Erwerb der Lizenz bei André Mermoud die uneingeschränkte Funktionalität wiederherstellen.

Fazit

PVsyst steht leider nicht auf Deutsch, sondern nur auf Englisch zur Verfügung. Trotzdem ist es auch für deutsche Anwender ein sehr empfehlenswertes Programm, das nach einer gewissen Einarbeitungszeit einfach und komfortabel zu bedienen ist. Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten des Programms in der zweiten Anwenderebene sollte der Nutzer von PVsyst bei der Auslegung von Photovoltaikanlagen jedoch eine gewisse Erfahrung mitbringen, denn die mit Hilfe der Software erzeugten Simulationsergebnisse sind nur so gut wie das Fachwissen des Nutzers bei der Auswahl der Eingangsparameter. Alles in allem ist PVsyst ein Simulationsprogramm, das Maßstäbe setzt. Positiv aufgefallen ist uns außerdem die professionelle Anwenderunterstützung über das Internet: Der Kontakt zum Programmautor über E-Mail ist direkt und schnell möglich.

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