Solarstrom optimiert - Ertragskontrolle und -verbesserung

Die Infos auf dieser Seite setzen einige Grundkenntnisse zu Solarstrom voraus - zu finden z.B. auf dem "Solarserver" unter: http://www.solarserver.de/wissen/photovoltaik.html
Eine Solarstromanlage ist nicht nur die perfekte Lösung, um sauberen Strom ohne Umwege direkt aus Sonnenlicht zu produzieren - sie soll auch gute Erträge bei der "Sonnen-Ernte" liefern.

Denn die Wirtschaftlichkeit hängt ganz entscheidend davon ab, wie viel Energie (Kilowattstunden, kWh) pro installierter PV-Spitzenleistung (Kilowatt peak, kWp) ins öffentliche Stromnetz gespeist wird.

Deshalb lohnt sich der genauere Blick auf die Monatserträge und bei großen Anlagen eine ständige Überwachung. Nebenan z.B. die Ertragsdaten für 2007 der DAN-Solar-Anlage in Dannenberg. Mehr dazu ...hier
Hinweis: mit der Maus über das Foto gehen - und es erscheint ein kurzer Text mit Erläuterungen!

In den Anfangsjahren der Photovoltaik (in Deutschland 80er Jahre) wurden noch relativ kleine Solarstrom-Systeme gebaut.

Die Solarmodule hatten Leistungen zwischen 50 und 80 Watt, die Wechselrichter gerade mal 1-1,5 kW und die kompletten Anlagen lieferten einige Kilowatt Leistung.

Inzwischen wirken Scheunendächer mit 20 kW in der "Solarstromlandschaft" schon eher klein - es werden zunehmend mehr Anlagen mit Leistungen im Megawatt- Bereich gebaut.
Trotzdem sind die Solarmodule - auf denen ja jedes Solarstrom-System aufbaut - auch in größeren Anlagen nur auf Leistungen bis ca. 300 Watt vergrößert worden.

Der Grund ist die leichtere Montage - meistens ist es einfacher, handliche Module mit 25-30 kg Gewicht zu installieren.

Nur selten werden komplett vorgefertigte Elemente (z.B. SolarRoof-Elemente mit je 1,2 kW siehe Solarscheune Güstritz) per Kranwagen installiert.
Solaranlagen sind also modular aus Strängen aufgebaut. Mit Systemspannungen von 300 - 800 V - das heißt 6-12 Modulen in Reihe (je nach Modulspannung) - werden pro Strang 1,5 bis 3,5 kWp erreicht. In den Wechselrichtern oder über vorgeschaltete Strangverteiler werden die Leistungen durch Parallschalten mehrerer Stränge an den Wechselrichter angepasst.

Fehler in der Anlage treten in den seltensten Fällen durch die Solarmodule auf (im Bild: fehlerhafte Lötverbindung) - meistens steckt die Systemtechnik (Kabel, Stecker, Sicherungen, Wechselrichter) dahinter...
Bei der Abnahme oder Überprüfung einer Solarstromanlage werden zwar die Spannungen der einzelnen Stränge gemessen und notiert. Das sagt aber noch nichts über die Leistung aus. Kurzzeitige Ausfälle, z.B. durch Teilabschattung, fehlerhafte Netzspannung, schlechte Kontakte oder Marderbisse an den Modulsteckernlassen sich nur durch Messdatenerfassung über lange Zeiträume finden.

Dazu gibt es - jeweils passend zu den Wechselrichtern - Solar-Datenlogger mit telefonischem Zugang, wie z.B. den "Sunnyboy Control".
Einen Überblick der Anlagenergebnisse bekommen die Betreiber dann z.B. über Web-Portale, wie SMA SunnyPortal oder Conergy sunreader - je nach verwendeter Messtechnik.

Dass die Daten zwar übersichtlich dargestellt sind, aber damit Ausfälle von Teilsystemen trotzdem übersehen werden, zeigen monatliche Energiebilanzen mit einem Vergleich der einzelnen Wechselrichter.

Oft sind die Unterschiede im Bereich 10-15% - das sind bei 2 kW pro Strang schon komplette Modulleistungen, die einfach fehlen. Aber auch kurzzeitige Abschaltungen oder Ausfälle durch korrodierte Kontakte werden beim einfachen "Draufschauen" übersehen.
Deshalb ist eine Analyse der Messwerte mit hoher Auflösung (Minutenmittel) oft sinnvoll. In einer Anlage im Wendland gingen alleine im Mai 2006 über 500 kWh verloren, weil die Netzspannung am Anschlußpunkt der Anlage (250 Meter vom Netztrafo entfernt) um die Mittagszeit ab und zu über den am Überwachungsrelais eingestellten Wert kam. Dieser Fehler war schnell behoben und die Arbeit mit der Auswertung hatte sich schon einen Monat später bezahlt gemacht.

Auch Sicherungen sind bei der Installation auf dem Dach stark belastet - im Foto wurden bei 15° Umgebungstemperatur über 63° an der Sicherung gemessen. Das führt mittelfristig zu Ausfällen.
>Schon die Abschattung kleiner Flächen innerhalb eines Strangs kann die Leistung überproportional verschlechtern. Wenn - wie im Foto nebenan - auf mehrere Zellen eines Moduls ein Schatten fällt, wird der Strom im gesamten Strang erheblich verringert, im Beispiel um 80%!

Oft können durch eine Verbesserung der Anlagenkonfiguration solche Effekte verringert werden. In Zusammenarbeit mit erfahrenen Solar-Installateuren und der DGS (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie) bietet der WendenEnergie e.V. eine regionale Beratung zu solchen Fragen an.

Anfragen und weitere Infos gerne per Mail: kontakt[at]wendenenergie.de