Rundum-sorglos Paket

Grillparty am Samstagnachmittag: Nicht um die Zwischenstände aus den Bundesligastadien und auch nicht um den neuen BMW des Nachbarn drehen sich die Gespräche. Denn der Gastgeber hat sich jüngst Photovoltaikmodule auf sein Dach montiert – zwischen Bier und Bratwurst interessieren da ganz andere Fragen: Wie viel Strom produziert die Anlage eigentlich im Moment? Was passiert, wenn sich eine Wolke vor die Sonne schiebt? Wie viel Geld gibt es für den Strom?

Solche Fragen kann der Gastgeber heute ganz lässig mit einem Blick auf sein iPhone beantworten: Moderne Monitoring-Systeme, sogenannte Datenlogger, zeigen den momentanen Ertrag der Anlage an – und schicken die Daten sogar auf das Handy.

Nun sind die Datenlogger natürlich nicht entwickelt worden, um die Gäste sommerlicher Gartenpartys zu beeindrucken. Die kleinen Zusatzgeräte dienen vor allem der Überwachung der Anlage. Das ist ein ernstes Thema, das häufig unterschätzt wird. Denn wenn Henrik Heesen über die Auswertung seiner Daten spricht, müsste viele Anlagenbetreiber eigentlich das kalte Grausen überkommen. „Mehr als 50 Prozent aller Anlagen haben einmal in ihrer Lebenszeit ein Problem, das zu großen Ertragseinbußen führt“, sagt der Leiter der technischen Betriebsführung bei Meteocontrol, einer Firma, die Fernüberwachungssysteme verkauft und betreibt.

Ertragsprobleme oft unentdeckt

Brisant ist dabei: Die Ertragseinbußen sind oft nicht so groß, dass es sofort auffällt. Ohne Datenlogger kann man es meist erst nach der nächsten Jahresabrechnung bemerken, wenn schon viel Geld verloren gegangen ist. „Allein wenn Zellen verschmutzt sind, kann der Ertrag um bis zu 17 Prozent sinken“, sagt Heesen. Verschmutzung ist häufig die Ursache, ebenso wie Wechselrichterausfälle, Hotspots und Installationsfehler. Er ist der Überzeugung, dass die Ertragsausfälle bei Anlagen ohne Überwachung im Mittel bei fünf Prozent liegen. Da erstaunt es, dass nur ein kleiner Teil der Anlagen überwacht wird. „Ich vermute, dass nur bei maximal zehn bis 20 Prozent aller Anlagen bis 20 Kilowattpeak ein Datenlogger integriert ist“, sagt Heesen. Auch nach Recherchen des Internetportals Soolux bei den Herstellern sind bis zum Frühsommer 2009 von den neun meistverkauften Produkten in Deutschland zusammen nur etwa 27.000 Stück installiert worden.

Installateurbetrieben winkt also ein großer Markt, wenn sie ihre Kunden von solchen Systemen überzeugen und sie den begleitenden Service mit anbieten können, den die neuen Datenloggerentwicklungen ihnen erlauben. Welche Art Datenlogger sich lohnt, hängt jedoch von der Größe der Anlage ab und wie groß man das Risiko von sonst unerkannten Fehlern einschätzt. Sie kosten zwischen 250 und 800 Euro. Je nach Anschluss- und Auswertungsmethode variiert die Genauigkeit zwischen fünf und 15 Prozent.

Die Genauigkeit bestimmt, ab welchem Ertragsverlust die Anlage sinnvoll Alarm schlagen kann, und sie nimmt zu, je teurer die Lösung ist. Die erste zu beantwortende Frage ist also, wie exakt das Gerät arbeiten soll. Eine Fehlerquelle ist die Genauigkeit der Eingangsdaten. Werden die Datenlogger an den Wechselrichter angeschlossen, berechnen sie aus den Strom- und Spannungswerten die Leistung. Der Fehler liegt dabei zwischen fünf und zehn Prozent. Teilweise sind die Fehler stochastisch, schwanken also zufällig um den Mittelwert. Dieser Anteil am Fehler mittelt sich weg. Doch ein Teil des Fehlers ist systematisch, den kann man allenfalls durch einen Korrekturwert ausgleichen. Genauer arbeitet ein Datenlogger, wenn er an den Stromzähler angeschlossen wird. „Dann liegt die Abweichung bei rund einem Prozent“, sagt Heesen. Allerdings ist das nur möglich bei Zählern mit Impulsausgang. Wenn man den Zähler austauschen muss, weil der alte Zähler keinen solchen Ausgang hat, kann das über 300 Euro zusätzlich kosten.

Verschiedene Konzepte für Soll-Werte

Die Ist-Daten allein reichen allerdings nicht aus, um zu erkennen, ob die Anlage optimal arbeitet. Sie müssen Soll-Werten gegenübergestellt werden, die anzeigen, welchen Ertrag die Module bei der aktuellen Sonneneinstrahlung eigentlich liefern könnten. Der einfachste Weg ist, die gemessenen Ist-Werte mit den Erträgen ähnlicher Anlagen in der Region zu vergleichen. Einige Wechselrichterhersteller machen diese Daten auf ihren Websites zugänglich. Dieses Vorgehen ist zwar recht einfach, aber naturgemäß äußerst ungenau.

Deutlich genauer sind dagegen externe Sensoren, die die Sonneneinstrahlung und Modultemperatur vor Ort messen. Allerdings muss man sie korrekt installieren und sauber halten. Sie kosten zwischen 200 und 2.000 Euro, je nachdem wie genau sie arbeiten und ob sie kalibriert sind. Die nicht kalibrierten Geräte haben Genauigkeiten von fünf Prozent, die kalibrierten von 2,5 Prozent. „Allerdings ist zu bedenken, dass hochempfindliche Messgeräte gegen äußere Störeinflüsse anfälliger sind“, sagt Heesen. Deshalb bieten auf den ersten Blick ungenauere Sensoren unter Umständen zuverlässigere Messwerte.

Wegen des Preises für die Sensoren, die unabhängig von der Anlagengröße sind, empfiehlt Heesen deshalb, bei Anlagen mit weniger als 20 Kilowattpeak Nennleistung auf die Sensoren zu verzichten. Ein Simulationsprogramm, das aus aktuellen Globalstrahlungsdaten meteorologischer Dienste den Sollwert errechnet, hat nur einen zusätzlichen Fehler von rund drei bis fünf Prozent. Er hängt vom Einzelfall ab, da die Güte der meteorologischen Daten je nach Standort variiert (siehe photovoltaik 09/2009).

Wenn die Anlage mit mehreren Wechselrichtern arbeitet, gibt es noch eine elegante Alternative: In diesem Fall werden die Daten der einzelnen Inverter miteinander verglichen. Sofern verschiedene Wechselrichter verwendet werden oder an identischen Wechselrichtern unterschiedliche Module angeschlossen sind, müssen die Daten allerdings vorher normiert werden, sprich in eine vergleichbare Form umgerechnet werden.

Die Genauigkeit der Überwachung schwankt also je nach Ausführung zwischen rund drei und zwölf Prozent. Man kann einstellen, ab welcher Minderleistung der Datenlogger Alarm schlagen soll. Wenn man die Abweichung, die das Gerät tolerieren soll, zu klein im Vergleich zur Genauigkeit wählt, steigt aber die Gefahr eines Fehlalarms. „Zu Beginn muss man ein wenig ausprobieren“, sagt Sebastian Faiß, Geschäftsführer des Esslinger Installationsbetriebs Faiß Solar. Je nach Produkt werden die Betreiber per SMS, E-Mail, Fax oder auch mit einem Alarmton gewarnt, wenn ihr PV-System nicht ordnungsgemäß arbeitet.

Geiz an der falschen Stelle

Allerdings stellt sich die Frage, warum so viele Anlagenbetreiber auf das Monitoring verzichten. „Die Problematik liegt darin, dass viele Kunden die Datenlogger als unnötiges Übel sehen. Sie sind oft nicht bereit, diese Zusatzkosten auf sich zu nehmen. Sie lernen erst dann, wenn sie auf die Nase fliegen“, erklärt Michèle Rascher, Vertriebsleiter bei Meteocontrol. So verkaufe sein Unternehmen viele Geräte an Anlagenbetreiber, die bereits Probleme mit ihrem System hatten und deshalb nachträglich einen Datenlogger einbauen. Sebastian Faiß sieht das ähnlich: „Pauschal gesagt ist der Verzicht auf einen Datenlogger Geiz an der falschen Stelle.“ Das Vertrauen der Anlagenbetreiber in die Ertragssicherheit der Anlage ist so groß, dass die meisten auf die Zusatzinvestition in einen Datenlogger verzichten – das Monitoring beschränkt sich oft darauf, die erzielten Jahreserträge mit den Prognosen zu vergleichen.

Dabei kann sich die Ausgabe für ein solches Gerät schnell in Euro und Cent auszahlen, wie ein einfaches Rechenbeispiel zeigt: Bei einem Jahresertrag von 1.000 Kilowattstunden pro installierten Leistung von einem Kilowattpeak erlöst der Besitzer einer kleinen Aufdachanlage in diesem Jahr etwa 390 Euro pro Kilowattpeak – zumindest sofern die Anlage vor dem 1. April ans Netz geht. Liegt der Ertrag um fünf Prozent unter dem möglichen Wert, muss er jährlich auf 19,50 Euro verzichten, bei einer Zehn-Kilowattpeak-Anlage summiert sich dies auf fast 200 Euro im Jahr. Damit hat sich sogar ein funktionsreiches System mit Soll-Ist-Vergleich nach einigen Jahren Minderleistung amortisiert.

Während die Wechselrichter meist in räumlicher Nähe zu den Modulen montiert sind, können die Monitoringgeräte überall im Gebäude aufgestellt oder an die Wand gedübelt werden. Die meisten Betreiber installieren sie dort, wo sie einfach und ohne Umwege abgelesen werden können, also etwa im Flur, im Arbeitszimmer oder einem Abstellraum. Doch wie kommen die Daten vom Wechselrichter zum Datenlogger? „Die Geräte können danach eingeteilt werden, ob sie die Daten drahtlos über Bluetooth oder durch ein Kabel empfangen“, erklärt Rupert Haslinger, Vertriebs- und Planungsingenieur für Photovoltaiksysteme beim Solar-Installateur und -Großhändler Solar-Partner Süd aus dem oberbayerischen Kienberg. Die Reichweite der Bluetooth-Geräte liegt bei etwa 100 Metern. Ist eine größere Entfernung zu überbrücken, werden die Daten über die RS485-Standardschnittstelle des Wechselrichters ausgelesen und per Kabel zum Datenlogger geschickt. Die meisten Geräte sind mit kleinen Displays ausgestattet, die in der Datendarstellung allerdings eingeschränkt sind. Deshalb bieten fast alle Hersteller die Möglichkeit, die Daten vom Monitoringgerät auf den heimischen PC zu übertragen – in der Regel per Netzwerkkabel oder integriertem Modem. Die Anwender können dann mit einem Browser das Gerät konfigurieren, um aktuelle wie historische Ertragsdaten und den Soll-Ist-Vergleich einzusehen und das grafisch darzustellen.

Neues Geschäftsfeld

Mit der jüngsten Produktgeneration bieten viele Hersteller an, alle Daten auf einen Internetserver zu übertragen, wo sie dann passwortgeschützt von jedem Ort der Welt aus eingesehen werden können. Auch der Soll-Ist-Vergleich mithilfe meteorologischer Daten wird bei manchen Anbietern auf dem Server vorgenommen. Dazu müssen die Betreiber vorab die individuellen Parameter ihrer Anlage wie Modulleistung, Hinterlüftung, Ausrichtung oder Neigungswinkel hinterlegen. Je nach Betreiber können sie sogar zeitweise Verschattungen angeben. Die auf dem Server installierte Software berechnet dann, welchen Ertrag die Photovoltaikanlage angesichts der aktuell gemessenen Sonneneinstrahlung bringen müsste. Diese Auswertung wird in der Regel automatisch einmal am Tag vorgenommen. Weicht der Ist- vom Soll-Wert um einen vorab definierten Prozentsatz ab, wird der Anlagenbetreiber benachrichtigt. Ebenso wenn sich die normierten Erträge einzelner Wechselrichter innerhalb einer Anlage um die festgelegten Toleranzen unterscheiden.

Da mit der Internetanbindung eine Überwachung aus der Ferne möglich wird, eröffnen die neuen Geräte den Installateuren die Möglichkeit, zusätzlich Umsatz zu erzielen – sie können „Rundum-sorglos-Pakete“ anbieten: Die Installateure kontrollieren die Erträge, kümmern sich um die Warnfunktionen, stellen die Toleranzwerte für die Alarmierungen ein und übernehmen die Konfiguration des Datenloggers sowie des Webportals. So können sich die Anlagenbesitzer darauf verlassen, dass ihre Anlage stets optimal arbeitet, ohne selber aktiv zu werden – sprich ohne laufend die aktuellen Daten am Monitoringgerät, am PC oder im Internet abrufen und ohne stets den E-Mail- oder Handy-Posteingang im Blick behalten zu müssen. „Viele Installateure nutzen unsere Monitoringlösungen, um ihren Kunden über den Anlagenkauf hinaus Überwachungsleistungen anzubieten“, sagt Sascha Beverungen , Leiter Produktmanagement Monitoring Systems bei SMA. Auch der Installationsbetrieb Kistler Neue Energien überlegt zurzeit, seinen Kunden eine Fernüberwachung anzubieten.

Neben diesem Zusatzgeschäft und der Ertragssicherung der Kundenanlagen sieht Daniel Kachel, Produktmanager Zubehör bei Kaco, in der Anbindung der Datenlogger an Webportale noch einen weiteren Vorteil für Installateure: „Sie können Lieferanten etwa von Solarmodulen durch die Auswertung bereits gesammelter Daten evaluieren und die Erfahrungswerte für zukünftige Anlagenauslegungen und Planungen nutzen.“ Nach Erfahrung von Michèle Rascher treiben die Installateure die Nachrüstung mit Datenloggern noch aus einem weiteren Grund voran: „Wenn der Installateur zwei Jahre Gewährleistung gibt und Fehler auftreten, die er nicht nachvollziehen kann, steht er gegenüber dem Kunden in der Verantwortung.“

Installateur Sebastian Faiß betrachtet den Optimismus der Hersteller allerdings mit leichter Skepsis: „Natürlich ist ein Markt für diese Services da. Allerdings ist das ein Markt, der nebenher läuft und der zumindest von uns nicht aktiv vorangetrieben wird. Das liegt daran, dass die Leute nicht viel Geld für solche Leistungen ausgeben wollen.“

Einige Hersteller umwerben die Installateure gezielt mit zusätzlichen Instrumenten für Wartung und Support. So zum Beispiel der schwäbische Anbieter Solare Datensysteme: „Wenn ein Installateur eine große Zahl von Systemen überwachen muss, braucht er einen zentralen Leitstand, der mit einer Ampeldarstellung auf einen Blick zeigt, wo Fehler auftreten. Der Installateur kann dann in die Anlage klicken, um Detailinformationen abzurufen“, erklärt Geschäftsführer Jörg Karwath. Auf diesem Wege lässt sich zum Beispiel ermitteln, welcher String oder welches Modul für die Ertragseinbuße verantwortlich ist. Falls es sich um einen Fehlalarm handelt, kann er die Meldung auf dem Portal zurückstellen, um einige Tage später noch einmal zu kontrollieren, so Karwath.

Darüber hinaus preisen einige Hersteller ihre Portale als Marketinginstrument für die Installateure an. Beim SolarLog zum Beispiel können die Installateure innerhalb des Portals beliebig viele eigene Seiten erstellen, auf denen ihre Anlagen dargestellt sind, und diese mit eigenem Logo und zusätzlichen Texten und Bildern versehen. So entstehen Referenzseiten, die im Detail Auskunft über die installierten Anlagen geben. Dabei stehen zehn Templates zur Auswahl, so dass die Präsentation dem eigenen Corporate Design zumindest nahekommt. Meteocontrol bietet ähnliche Funktionalitäten.

Unabhängig oder herstellergebunden?

Ob Kaco, Sunways, Fronius, SMA, Mastervolt oder Sputnik: So gut wie alle Wechselrichter-Produzenten bieten für ihre Produkte eigene Datenlogger an, die mit den Geräten unabhängiger Anbieter wie Solare Datensysteme oder Meteocontrol konkurrieren. Welche Vorteile bieten diese wechselrichterunabhängigen Produkte gegenüber den proprietären Geräten? Keine, meint Rupert Haslinger: „Grundsätzlich ist es aus Installationssicht immer einfacher, aus der Produktpalette eines einzigen Wechselrichter-Herstellers zu wählen. Davon profitiert auch der Kunde, denn er hat nur eine Ansprechperson auf Herstellerseite, also etwa nur eine Hotline. Darüber hinaus bekommt er günstigere Preise, weil der Installateur wegen der Abnahme größerer Mengen bei einem einzigen Wechselrichter-Produzenten Preisvorteile erzielt, die er an den Kunden weitergeben kann.“ Daniel Kachel von Kaco weist zudem darauf hin, dass die herstellergebundenen Geräte besser auf die jeweiligen Wechselrichter abgestimmt sind: „Neuentwicklungen beim Wechselrichter können schneller im Datenlogger umgesetzt werden.“

Karwath sieht das natürlich anders: „Wir beobachten bei den Installateuren einen klaren Trend hin zu universell einsetzbaren Monitoring-Systemen, denn sie bieten ja in der Regel Wechselrichter mehrerer Hersteller an.“ Karwath verweist auf die aktuellen Lieferprobleme bei Invertern, die die herstellerunabhängigen Geräte in seinen Augen besonders attraktiv machen: „Die Engpässe führen dazu, dass man die Wechselrichter nimmt, die man bekommt – vielleicht auch Systeme, die man vor einem halben Jahr noch nicht eingesetzt hätte.“ Mit universell nutzbaren Datenloggern stehe dann gleich das passende Monitoring-Produkt bereit. „Wir bekommen momentan sogar Anfragen chinesischer Wechselrichter-Hersteller, die uns bitten, Protokolle für ihre Geräte einzubauen“, freut sich Jörg Karwath. Alexander Marxreiter, Leiter der Technik- und Großprojekteabteilung bei Donauer Solar, argumentiert ähnlich: „Gerade kleine und mittelgroße Installateure haben Vorteile, wenn sie nur ein einziges Datenlogger-System einsetzen. Die Lagerhaltung zum Beispiel ist weniger aufwändig. Auch bei Wartung und Betriebsführung profitieren sie, weil sie sich nur mit einem System auseinandersetzen müssen. Der Schulungsaufwand ist dadurch geringer. “

Datenübertragung
HerstellerProduktHerstellerunabhängig einsetzbarvom Wechselricher zum LoggerLogger zum PC oder Internet
SMASunny WebBoxRS485, Ethernet (nur für Sunny Central)Ethernet, Modem
Sunny Beam BluetoothBluetoothUSB-Kabel
Sunny Boy ControlRS485RS232, RS485, Ethernet, Modem
Solare DatensystemeSolarLog 500/1000xRS485, RS485/RS422, Blutetooth opt. für einige SMA-WechselrichterEthernet, Powerline, USB-Stick
Donauer SolartechnikWeblogxRS485, RS485/RS422Modem
FroniusFronius Personal DisplayFunk (ISM Frequenzband)keine
Fronius Datalogger WebRS485Ethernet, Modem
KacoPowador miniLOGRS232SD-Karte mit USB-Anschluss
Powador proLOGRS485Ethernet, Modem
SunwaysSunways Communicator 05/10RS485Ethernet, Modem
Sputnik EngineeringMaxVisioRS485, EthernetUSB-Kabel, Ethernet
MaxWebRS485, EthernetEthernet, Modem
MeteocontrolWeb‘LogxRS485, RS485/RS422Modem
MastervoltData Control Premium II LocalRS485Ethernet
Data Control Premium II RemoteRS485Modem

Schon diese kleine Auswahl der auf dem Markt erhältlichen Datenlogger zeigt, wie groß die Vielfalt der Geräte ist. Außerdem haben einige ein Display, andere nicht.