Integrierte Monitoring-Lösungen: Schnellere Fehlerlokalisierung, kürzere Stillstandszeiten und höhere Erträge bei großen Photovoltaik-Anlagen

Ein großer Teil der Ertragsverluste in Photovoltaik-Anlagen entsteht nicht durch schwerwiegende Defekte, sondern durch viele kleine, verteilte Fehlerquellen wie Moduldegradation, unterschiedliche Verschmutzungsgrade, Kontaktprobleme, Teilverschattungen, alternde Kabel oder String-Mismatch.

Bei einem Solarpark mit 100 Megawatt Leistung beispielsweise können bereits geringe, unerkannte Performanceverluste erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen haben. Schon wenige Prozentpunkte Minderertrag können jeden Monat zu Umsatzeinbußen im vier- bis fünfstelligen Bereich führen. Monitoring wird damit zu einem wichtigen Instrument, um Investorenrenditen zu schützen und die langfristige Performance der Anlage sicherzustellen.

Die Lösung: Monitoring bis auf String-Ebene

Durch String-Monitoring lassen sich sämtliche Photovoltaik-Strings miteinander vergleichen. Minderleistungen einzelner Strings oder Auffälligkeiten in Generatoranschlusskästen können frühzeitig erkannt werden. Dadurch wird die Wartung datenbasiert geplant und nicht mehr auf Grundlage von Vermutungen durchgeführt. Fehler können schneller lokalisiert und gezielt behoben werden.

Unser Ansatz: Integration direkt im Generatoranschlusskasten

Bei Kraftwerksprojekten geht es heute nicht mehr nur darum, Daten zu erfassen. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, zuverlässige Hardware, einfache Wartung und aussagekräftige Informationen bereitzustellen, damit Betreiber Probleme schnell beheben und den Energieertrag maximieren können.

Wir bei HIS Technology bieten hierfür eine Monitoring-Lösung, die speziell für den Einsatz in Generatoranschlusskästen entwickelt wurde. Die Überwachung wird direkt in die „HISbox“ integriert und ist optimal auf die Anforderungen moderner Photovoltaik-Großanlagen abgestimmt.

Die Vorteile: Modular, anwenderfreundlich und nachrüstbar

Dank des modularen Aufbaus lässt sich die Lösung flexibel an unterschiedliche Projektanforderungen anpassen und einfach warten. Besonders interessant ist sie für Bestandsanlagen: Durch die modulare Architektur kann String-Monitoring auch in bestehenden Solarparks nachgerüstet werden. Gerade bei älteren Anlagen werden Effizienzverluste mit zunehmendem Anlagenalter immer relevanter. Durch die Nachrüstung von Monitoring können Leistungsabweichungen erkannt, Ertragsverluste reduziert und die wirtschaftliche Nutzungsdauer der Anlage verlängert werden.

Das String-Monitoring basiert auf modularer Hall-Sensor-Technologie. Dadurch können einzelne Sensormodule bei Bedarf schnell und kosteneffizient ausgetauscht werden. Alle relevanten Daten lassen sich direkt vor Ort über ein integriertes LCD-Display auslesen. Für grundlegende Prüfungen sind keine zusätzlichen Werkzeuge oder spezielle Software erforderlich. Erfasst werden zahlreiche Parameter, darunter der Strom jedes einzelnen Photovoltaik-Strings, die Spannung der Hauptsammelschiene, die Temperatur im Generatoranschlusskasten sowie der Status von Lasttrennschalter und Überspannungsschutz.

Die integrierte Lösung: String-Monitoring und Isolationsüberwachung auf einer Plattform

Isolationsfehler gehören heute zu den anspruchsvollsten Fehlerbildern in modernen Photovoltaik-Großanlagen. Sie entstehen häufig durch Feuchtigkeit, Regen, Kondensation, Alterung von Isolationsmaterialien oder mechanische Beschädigungen. Sinkt der Isolationswiderstand unter kritische Grenzwerte, steigen Sicherheitsrisiken und Betriebsstörungen deutlich an. In solchen Fällen ist schnelles Handeln erforderlich.

Die „HISbox“ kombiniert String-Monitoring und Isolationsüberwachung in einer gemeinsamen Plattform. Das System überwacht kontinuierlich den Isolationswiderstand, erkennt kritische Veränderungen frühzeitig und unterstützt die schnelle Lokalisierung betroffener Strings durch integrierte Fehlerortungsfunktionen.

Für Betreiber bedeutet dies eine deutlich schnellere Fehleranalyse, kürzere Stillstandszeiten, höhere Anlagenverfügbarkeit und ein reduziertes Risiko ungeplanter Wechselrichterabschaltungen. Zudem stehen sämtliche Fehlerhistorien für Audits, Analysen und langfristige Optimierungsmaßnahmen zur Verfügung.

Die Lösung eignet sich insbesondere für große PV-Kraftwerke mit Zentralwechselrichtern sowie für Anlagen in anspruchsvollen klimatischen Umgebungen. Mit Zentralwechselrichtern im Leistungsbereich von 4 bis 5 Megawatt steigen die wirtschaftlichen Auswirkungen einzelner Ausfälle erheblich. Gleichzeitig führen zunehmende Umwelteinflüsse häufiger zu Isolationsproblemen. Betreiber und O&M-Dienstleister verlangen daher schnellere, datenbasierte Wartungsprozesse, während Investoren höchste Verfügbarkeit und minimale Betriebsrisiken erwarten.

String-Monitoring und Isolationsüberwachung in Hybridprojekten

Hybridprojekte aus Photovoltaik und Batteriespeicher erhöhen die Anforderungen an die Anlagenverfügbarkeit zusätzlich. Jede verlorene Kilowattstunde Photovoltaik-Erzeugung wirkt sich nicht nur auf den Solarertrag aus, sondern reduziert gleichzeitig die verfügbaren Lademöglichkeiten des Speichersystems. Unsere  Monitoring-Plattform arbeitet identisch in klassischen Photovoltaik-Anlagen sowie in Verbindung mit großen Batteriespeichersystemen.  Die Interaktion zwischen Photovoltaik-Anlage und Batteriespeicher erfolgt auf Wechselrichter- oder AC-Ebene. Die Funktion des Generatoranschlusskastens bleibt dabei unverändert. Daher kann dieselbe „HISbox“-Lösung sowohl in reinen Photovoltaik- als auch in Hybridprojekten eingesetzt werden.

— Der Autor Ahmed Zahoor leitet den Geschäftsbereich Energy bei HIS Technology und verantwortet Batteriespeichersysteme, Energiemanagementsysteme  sowie neue Energietechnologien. Sein Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung innovativer und bankfähiger Energielösungen sowie der Verbindung von Produktentwicklung, Systemintegration und Marktanforderungen. Mit seiner Erfahrung in den Bereichen Leistungselektronik, Energiespeicher und Netzintegration unterstützt er die Weiterentwicklung intelligenter und zuverlässiger Lösungen für moderne erneuerbare Energiesysteme. Die HIS Technology GmbH, entstanden aus der Fusion von HIS und HIK, ist ein international ausgerichtetes Technologieunternehmen für integrierte Energieinfrastrukturlösungen und intelligentes Energiemanagement sowie maßgeschneiderte elektrische und mechatronische Plug & Play-Lösungen für die industrielle Automatisierung. —