Monat: August 2022

Immer mehr Besitzer einer Photovoltaikanlage steigern den Eigenverbrauchsanteil ihrer PV-Anlagen mit Speichersystemen. Besonders häufig kommt dies im Bereich von Einfamilienhäusern vor. Da die Anschaffung einer PV-Anlage plus Batteriespeichersystem kostenintensiv ist, sollten Sie die Leistung Ihres „Heimkraftwerks“ immer im Blick haben. Am besten funktioniert dies mit einem dafür geeigneten Monitoring-System. Wir zeigen Ihnen in diesem Beitrag, wie Sie PV-Anlagen mit Speichersystemen richtig monitoren.

Behalten Sie den Überblick mit PV-Monitoring

Das Ziel eines Energiespeichers ist es, den eigenen Autarkiegrad erheblich zu steigern. Die einfachste Möglichkeit zur Überprüfung, ob man die Ziele auch wirklich erreicht, ist der Vergleich der Jahresabrechnungen des Energieversorgers. Das gibt dem Anlagenbesitzer zwar erstmal ein gutes Gefühl, ist jedoch nur die halbe Miete auf dem Weg zu mehr Energieeffizienz. Wer einen tieferen Einblick und mehr wichtige Informationen erhalten möchte, sollte ein Anlagen-Monitoring nutzen.

Dabei unterstützt Sie ein Anlagen-Monitoring:

• Mit Hilfe des Monitorings kann man zum Beispiel überprüfen, ob die Speicherkapazität richtig ausgelegt ist oder ob es sinnvoll wäre, das Speichersystem noch zu erweitern. Dies ist bei sehr vielen Anbietern von Batteriespeichern dank modularem Aufbau der Speichersysteme einfach möglich.
• Um seinen Eigenverbrauchsanteil noch weiter zu erhöhen, kann man auch das Verbrauchsverhalten verbessern. Auch hier hilft das PV-Anlagen-Monitoring, um den exakten Last- und Erzeugungsverlauf genau nachvollziehen zu können.
• Und natürlich muss generell sichergestellt werden, dass sowohl die Photovoltaik-Anlage als auch das Speichersystem über die Jahre fehlerfrei laufen.

Das benötigen Sie für Ihr Monitoring von PV-Anlagen mit Speichersystemen

Um eine PV-Anlage mit Speichersystem zu überwachen, ist ein Datenlogger erforderlich. In der Regel werden diese vom Hersteller des Wechselrichters oder des Speichersystems mit angeboten, teilweise sind diese auch direkt integriert. Es gibt aber auch spezielle Anbieter für Datenlogger, die unabhängig von Wechselrichter-/Batteriespeicher-Hersteller sind. Wichtig ist, dass der Datenlogger alle benötigten Daten aufzeichnet. Von den folgenden Geräten muss der Datenlogger Daten auslesen können:

1. Energiespeichersystem
2. PV-Anlage (Wechselrichter, evtl. String-Monitoring oder Modul-Monitoring)
3. Stromzähler
4. Optional: Sensoren (Einstrahlung, Temperatur etc.)
5. Optional: Verbrauchern

Vor dem Kauf der Anlagenkomponenten sollte man sich deshalb gut beraten lassen, ob der Datenlogger auch für alle eingesetzten Geräte kompatibel ist.

Technischer Aufbau – DC oder AC-gekoppelt

Beim technischen Aufbau von PV-Anlagen mit Speichersystemen wird zwischen DC-gekoppelten und AC-gekoppelten Systemen unterschieden.

Bei DC-gekoppelten Systemen werden die PV-Generatoren und die Batterie an der DC-Seite eines Wechselrichters (Hybrid-System) angeschlossen.

Bei AC-gekoppelten Systemen verfügen die PV-Generatoren und die Batterie hingegen jeweils über einen separaten Wechselrichter.

Außerdem gibt es verschiedene Varianten von Zählern. In den Abbildungen 1 und 2 handelt es sich um phasensaldierende Zweiwegezähler. Diese zählen sowohl die Einspeisung in das Netz als auch den Bezug aus dem Netz. Phasensaldierend bedeutet, dass man die Leistungswerte über alle drei Phasen summiert.

Beispiel

• Phase 1: Pac1 = -3 kW (Einspeisung)
• Phase 2: Pac2 = 2 kW (Bezug)
• Phase 3: Pac3 = 0,5 kW (Bezug)

Über alle Phasen saldiert ergibt sich so eine Einspeisung von 0,5 kW.

Bei PV-Anlagen mit Eigenverbrauchsanteil sollten also immer phasensaldierende Zähler eingesetzt werden, da für den Kunden bei einer Abrechnung pro Phase sonst ein Nachteil entstehen kann.

So funktioniert das Monitoring des Energiespeichers

Hat man das Monitoring-System für die PV-Anlagen mit Speichersystemen erfolgreich installiert, sieht man dort alle Energieflüsse auf verschiedenen zeitlichen Ebenen dargestellt.

In Abbildung 3 wird beispielhaft erkennbar, welcher Anteil des Stroms direkt selbst verbraucht werden kann, welcher Anteil aus dem Netz bezogen und wie viel von der Batterie geliefert wird.

In Abbildung 4 ist über das Monitoring-Dashboard mit einem Blick zu erkennen, ob das System störungsfrei funktioniert und wie die wichtigsten Tages-Kennzahlen der Solaranlage ausfallen.

Für eine detaillierte Analyse wählen Sie die Tagesansicht. Hier werden die Daten am besten in einem Aufzeichnungsintervall von 5 Minuten dargestellt (anhängig von dem verwendeten Datenlogger variiert das verwendete Aufzeichnungsintervall zwischen 1 und 15 min). Die Grafik in Abbildung 5 stellt den Ladezustand der Batterie dar. Grün bedeutet, dass die Batterie auflädt und rot kennzeichnet, dass die Batterie Energie abgibt. Außerdem ist für jeden Messwert der „State of Charge“ (SOC) angezeigt. Dieser gibt den aktuellen Ladezustand der Batterie in Prozent an.

In der unteren Grafik der Abbildung 5 wird der Bezug aus dem Netz, der Bezug aus der Batterie, die Erzeugung der PV-Anlage und der direkte Verbrauch dargestellt. In der Grafik ist zu erkennen, dass der Verbrauch von ca. 00:00 – 03:00 Uhr sehr hoch war und voll aus dem Netz bezogen wurde. Von ca. 09:00 – 16:00 konnte der Verbrauch größtenteils durch die PV-Anlage gedeckt werden, während gleichzeitig die Batterie in diesem Zeitraum auf ca. 60 Prozent geladen wurde. Von ca. 18:00 – 24:00 wird der Verbrauch dann hauptsächlich durch den Stromspeicher abgedeckt.

Ausblick

Das Monitoring von PV-Anlagen mit Speichersystemen kann noch viel weiter gehen, besonders im Bereich der technischen Betriebsführung. Professionelle Datenlogger zeichnen eine große Anzahl an weiteren Messwerten auf wie beispielsweise die Temperaturwerte der einzelnen Batteriemodule, die Anzahl der Ladezyklen oder Lade- und Entlade-Strom und Spannung. Auch diese Werte sollten Sie im Idealfall visualisieren und analysieren. Es können auch weitere Energiequellen oder zusätzliche Verbraucher hinzukommen, die momentan noch nicht zu überwachen sind. E-Mobilität wird zukünftig eine immer größere Rolle spielen und ist somit ein weiterer Bestandteil in den Haushalten. Die Anforderungen an das Monitoring werden sich deshalb erweitern und das PV-Monitoring sich im Laufe der Zeit ebenfalls weiterentwickeln.

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