Für Kleinanlagen und Big Data

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In unserer diesjährigen Übersicht der Monitoringsysteme für Photovoltaikanlagen sind 45 Unternehmen mit insgesamt 97 Produkten vertreten. 15 Unternehmen sind neu in der Übersicht, zwölf weitere haben ihre Daten vom vergangenen Jahr aktualisiert. Von den 45 vertretenen Unternehmen kommen 27 aus Deutschland, drei aus Frankreich und jeweils zwei aus Österreich, den Niederlanden und Italien. Weitere Anbieter kommen aus Belgien, China, Griechenland, Israel, Schweiz, Slowakei, Spanien, Taiwan und den USA.

Neue Geräte von Herstellern, die schon im vergangenen Jahr in der Übersicht vertreten waren, gibt es zum Beispiel von Delta Energy Systems, Meteocontrol, Skytron Energy und Solare Datensysteme. Zu den neu in unserer Übersicht vertretenen Unternehmen zählt zum Beispiel Solarworld mit einem Monitoringsystem für Kleinanlagen. Lokisa Smart Energy bietet zwei Geräte für Home- und Business-Lösungen an, die sich auch zu Energiemanagementsystemen aufrüsten lassen. Gantner Instruments hat zwei externe Geräte für mittlere bis große Photovoltaikanlagen im Programm, die optional in ein eigenes Webportal für Wartung und Betrieb sowie „automatisiertes Investor Reporting“ eingebunden werden können.

Ebenfalls neu in der Übersicht vertreten ist Zebotec. Das Unternehmen bietet zwei Lösungen für Großanlagen an. Die eine liefert nur die Hardware-Komponenten für Kraftwerksregelung und Datenlogging, die andere umfasst zudem eine Prozessleittechnik-Software, die webbasiert oder mit einem Computer vor Ort bedient werden kann. Das System verwendet eine Steuerung von Phoenix Contact, das auch einzeln in der Übersicht aufgeführt ist.

Victron Energy ist ein weiterer Neuzugang in der Übersicht und bietet ein System für kleine bis mittlere Anlagen an, das sich nach Angaben des Unternehmens auch für Photovoltaikanwendungen in Fahrzeugen und auf Schiffen eignet. Auch Trina Solar ist mit der Trinasmart-Technologie, die ein Monitoring auf Modulebene ermöglicht, neu in der Übersicht. Der Energiekonzern EnBW stellt zudem sein neues herstelleroffenes Energiemanagementsystem EnergyBase vor, das auch Monitoringfunktionen umfasst.

Im Vergleich zum vergangenen Jahr sind diesmal mehrere Anbieter von rein Software-basierten Monitoringlösungen vertreten. Neu in der Übersicht sind zum Beispiel QOS Energy, Smartblue, 3E, Powerdoo und Day Energy. Ein Vorteil dieser Angebote ist, dass Betreiber nicht auf die Hardware eines bestimmten Herstellers angewiesen sind, sondern die billigste oder funktionell am besten passende Lösung wählen können.

Verschiedene Datenlogger zusammenfassen

Die Anbieter von Software-basierten Monitoringsystemen geben an, dass ihre unabhängigen Lösungen mit den gängigen Datenloggern kompatibel sind. Die Software-Angebote haben ihren Fokus naturgemäß auf den nachgelagerten Dienstleistungen. So bietet zum Beispiel Smartblue mit dem sogenannten Smart Control Leitstand ein Monitoringportal für die technische Betriebsführung eines Anlagenportfolios an, inklusive automatisierter Fehlererkennung, Ticketingsystem, Ertragsprognosen und unbegrenzter Datenspeicherung.

Für Betriebsführer und Solarteure kann so die Überwachung vieler verschiedener Anlagen erleichtert werden. Robert Urban von QOS Energy sieht hier einen Trend: „Auch der Betreibermarkt konsolidiert sich. In diesem Zuge kommen für viele Betreiber unterschiedlichste Geräte und Datenlogger zusammen, die überwacht werden müssen.“ Dann alte Datenlogger gegen neue auszutauschen, die mit der eigenen Software kompatibel sind, sei sehr kostspielig.

In der Kommunikation zwischen externen Datenloggern beziehungsweise Wechselrichtern mit integrierten Loggern und webbasierten Monitoringportalen sind FTP-Protokolle und CSV-Dateien verbreitet. Diese könnten zum Beispiel auch von der sogenannten Qantum Plattform von QOS eingelesen werden, über eine gesicherte VPN-Verbindung, sagt Urban. Für eine Umstellung des Systems müssten Betreiber in der Regel nur die FTP-Adresse an ihrer Hardware ändern. „Es gibt auch Datenlogger, die zwei oder mehr FTP-Adressen ausgeben. Damit können Betreiber dann sogar zwei oder mehrere Online-Plattformen parallel nutzen.“

Fehler erkennen und richtig reagieren

Nach Ansicht von Achim Woyte von 3E geht gutes Monitoring über das Messen und Anzeigen von Ertrags- und Wechselrichterdaten hinaus. Mit einem neuen Angebot namens PV Health Check will das Unternehmen die eigenen Analyseverfahren weiter verfeinern. Das Tool soll auch kleinere Minderungen in der Performance spontan erkennen und Rückschlüsse auf die Ursache ziehen können. Dabei würden zum Beispiel Regressionsanalysen und maschinelles Lernen genutzt, sagt Woyte. Methoden, die unter Fachleuten bereits bekannt seien. Die Herausforderung bestehe nun darin, diese Methoden so weit anzureichern und zu verfeinern, dass ein zuverlässiges Produkt entstehe. 3E geht davon aus, dass Kunden den Ertrag ihres Portfolios damit um bis zu 15 Prozent steigern können. Ab Januar 2016 sollen Kunden der SynaptiQ-Monitoringsoftware von 3E den PV Health Check als Pilotprodukt nutzen können.

Besonders bei kleinen Solaranlagen im Wohnhaus-Segment darf das Monitoring nicht viel kosten, wenn es nicht die Rendite belasten soll. Monitoringdaten im Blick zu behalten, sie auszuwerten und richtig zu interpretieren, ist hier daher eine besondere Herausforderung. Für den klassischen Häuslebauer ist es in der Regel sehr schwierig, Anlagenfehler aus den abstrakten Kurvenverläufen der Strommessgeräte abzulesen oder Fehlercodes richtig zu verstehen.

Um hier Abhilfe zu schaffen, will zum Beispiel der Wechselrichterhersteller Fronius das eigene Monitoringportal Solar.web weiterentwickeln und die Daten noch verständlicher aufbereiten. „Der Kunde muss verstehen können, was eine bestimmte Fehlermeldung bedeutet und ob es notwendig ist, den Installateur zu verständigen, oder ob ein Fehler beispielsweise durch einen einfachen Neustart des Wechselrichters behoben werden kann“, sagt Bernd Lukits von Fronius. Eine Fehlermeldung wie „Code 250“ sei dafür nicht sinnvoll. Fronius will daher im Störfall verständliche Textnachrichten per SMS, E-Mail oder Push-Nachricht automatisiert an die Betreiber senden. Eine solche Nachricht könnte zum Beispiel lauten: „Ein Strang Ihrer Photovoltaikanlage ist ausgefallen und senkt den Ertrag. Bitte kontaktieren Sie Ihren Installateur.“

Fehler automatisch erkennen

Für die automatische Fehlererkennung gibt es je nach Fehlertyp unterschiedliche Möglichkeiten. Wenn ein Strang ausfällt, kann dies zum Beispiel durch Strom- und Spannungsmessungen beziehungsweise Isolationsmessungen festgestellt werden. Eine automatische Fehlererkennung ist bei Fronius auch durch einen Vergleich mit Sensorwerten eines Einstrahlungssensors möglich. Dabei wird ein empirischer Wert als Grenzwert ermittelt, bei dem eine Benachrichtigung sinnvoll ist. Ab dem vierten Quartal 2015 will der Wechselrichterhersteller auch einen automatisierten Strangvergleich anbieten, und ab Mitte 2016 soll auch ein Vergleich mit dem normierten Ertrag von Photovoltaikanlagen aus der Nachbarschaft möglich werden. Der Vergleich zwischen Photovoltaikanlagen in räumlicher Nähe ist zum Beispiel über die Community-Plattform PV-Log von Top50-Solar schon seit Längerem möglich. Hier können nach Angaben der Plattformbetreiber auch Anlagen mit unterschiedlichen Wechselrichtern und Monitoringsysteme verglichen werden. Auch PV-Log ist erstmals in unserer Übersicht der Monitoringsysteme vertreten.

Laut Herstellerangaben können fast alle Monitoringsysteme Fehlermeldungen per E-Mail und etwas mehr als die Hälfte per SMS versenden. Nur 22 Systeme versenden auch Push-Nachrichten auf Smartphones, bei weiteren sechs ist diese Funktion in Planung. Wie konkret der jeweilige Fehler benannt werden kann, ist für manche Betreiber ebenfalls von Interesse. Laut den Herstellern sind 56 der 97 gelisteten Systeme auch zur Interpretation von Fehlerbildern in der Lage.

Energiemanagement überwachen

Die Anforderungen an das Monitoring von Photovoltaikanlagen wachsen auch in anderer Hinsicht. Gerade im Wohnhaus- und Gewerbereich vermischen sich Photovoltaikanlagen zunehmend mit anderen Stromerzeugern, -speichern und -verbrauchern, um den Eigenverbrauch zu steigern. Eine Fähigkeit, die Monitoringsysteme dafür beherrschen müssen, ist beispielsweise das Monitoring der Verbrauchslast. In unserer Übersicht sind nach Herstellerangaben rund 50 Systeme dazu in der Lage, rund 40 können es nicht.

Eine weitere Fähigkeit wird mit zunehmender Marktdurchdringung der Photovoltaik-Speichersysteme immer interessanter: die Einbindung von Batteriespeichern in das Monitoring. Laut unserer Befragung sind 48 gelistete Systeme dazu in der Lage, bei weiteren 9 soll diese Funktion bald eingeführt werden. Einige Monitoringsysteme können auch selbst Energiemanagement betreiben, sprich Energieflüsse zielgerichtet steuern. Laut den Herstellern sind 42 der gelisteten Systeme dazu in der Lage, davon wiederum können 30 auch Ertragsprognosen berücksichtigen.

Unter Umständen übernehmen auch Speicherhersteller das Monitoring der Solaranlage mit. Damit wirbt zum Beispiel E3/DC. „Wir arbeiten stetig an Wetterprognosen und Vergleichen“, erklärt Geschäftsführer Andreas Piepenbrink. „Da wir sämtliche Daten über Jahre sammeln, stellen wir auch alle Mindererträge fest.“

Big Data für Prognosen und Vergleiche

Die Datenauswertung ist kein Hexenwerk, aber sie erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, sagt Juergen Sutterlueti von Gantner Instruments. „Alles muss richtig definiert, ausgefüllt und korrekt sortiert werden.“ Die Analyse könne dann nicht allein durch Menschen erfolgen. „Was wir brauchen, sind intelligente Algorithmen und eine tägliche Ertragskontrolle, auch um Trends zu identifizieren.“

Monitoring dient nicht nur dazu, Betrieb und Wartung zu optimieren, meint Sutterlueti. Wenn Fehler auftreten – ob in der Planung, während der Installation oder weil Komponenten versagen – können die Monitoringdaten eines Solarparks für Gewährleistungsansprüche oder Versicherungszahlungen sehr wichtig werden. Dabei spielt dann auch die Qualität der erhobenen Daten und ihre Genauigkeit eine Rolle.

Erzeugungsdaten von Solarparks können zudem herangezogen werden, wenn Projektentwickler in neue oder aufstrebende Märkte einsteigen wollen. Ertragsprognosen für geplante oder in Bau befindliche Solarkraftwerke können dann mit realen Daten von Parks in regionaler Nähe oder an Standorten mit ähnlichen Wetterbedingungen verglichen werden. Gantner Instruments tut dies bereits, sagt Sutterlueti. Aus bereits gesammelten Monitoringdaten hat sein Unternehmen ein funktionierendes Modell entwickelt, mit dem neue Solarparks ab der Inbetriebnahme verglichen werden. (Mirco Sieg, Jonathan Gifford)