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Month: September 2022

Technische Betriebsführung von Bestandsanlagen

Der Kauf von Photovoltaik-Bestandsanlagen (kurz: PV-Bestandsanlagen) ist eine begehrte Anlageform. Darunter versteht man den Kauf einer Photovoltaik-Anlage auf einer fremden, gepachteten Dachfläche, die über einen bestimmten Zeitraum gepachtet wurde. Der Kauf einer solchen Anlage bringt viele Vorteile mit sich.

Der hauptsächliche Vorteil beim Kauf von Bestandsanlagen besteht darin, dass die Anlage bereits gebaut und angeschlossen wurde und damit sofort Erträge einbringt. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass aufgrund der Abrechnungen der vergangenen Jahre genau ersichtlich ist, wie gut die Solaranlage wirtschaften konnte. Somit ist es möglich, eine genaue Ertragsprognose für die Restlaufzeit aufzustellen.

Haben Sie gerade eine PV-Bestandsanlage in Ihre technische Betriebsführung übernommen? Dann sollten Sie jetzt unbedingt eine Bestandsaufnahme der neuen Photovoltaikanlage vornehmen. Denn bevor mit dem operativen Monitoring mittels einer Monitoring-Software gestartet werden kann, sind in vielen Fällen erst mehrere vorbereitende Maßnahmen bei Bestandsanlagen erforderlich. In diesem Beitrag geben wir Ihnen einen Überblick über häufige Probleme bei neu übernommenen Bestandsanlagen und deren Lösungsmöglichkeiten.

Vorteile von PV-Bestandsanlagen

  • Sofortige Einnahmen: Durch den Kauf von bestehenden Solaranlagen können Sie sofort Einnahmen generieren. Für eine neu gebaute Photovoltaik-Anlage müssen Sie in der Regel ein Jahr Geduld mitbringen, bis die PV-Anlage an das Stromnetz angeschlossen ist und Erträge erwirtschaftet.
  • Hohe Sicherheit: Indem Sie eine Bestandsanlage kaufen, profitieren Sie von der höchstmöglichen Sicherheit, da die PV-Anlage bereits besteht. Die Anlage kann besichtigt und eventuelle Risiken oder Probleme damit ausgeschlossen werden.
  • Genaue Ertragsprognose: Beim Kauf von bestehenden PV-Anlagen liegen die Abrechnungen der bisherigen Jahre normalerweise bereits vor. Sie können daher anhand der bisherigen Wirtschaftlichkeit eine sehr genaue Prognose für die kommenden Jahre bis zum Ende der Laufzeit erstellen. Sie wissen exakt, was Sie voraussichtlich erwirtschaften werden.

Hohe Steuervorteile: Die Steuervorteile einer Photovoltaik-Anlage als Photovoltaik-Direktinvestment sind sehr begehrt. Besonders die Nutzung des Investitionsabzugsbetrages (IAB) ist für viele Steuerzahler ein großer Vorteil, wenn es darum geht, Steuerzahlungen in eigenes Vermögen zu verwandeln.

Auf diese Punkte sollten Sie bei Bestandsanlagen achten:

Eine PV-Anlage sollte nicht nur regelmäßig gewartet, sondern auch auf eventuelle Schäden überprüft werden. Das gilt erst recht für große Bestandsanlagen mit mehreren tausend Modulen. Bei in die Jahre gekommenen Installationen gibt es zudem häufig Optimierungsbedarf. Überprüfungs- und Instandsetzungsarbeiten insbesondere an größeren Photovoltaik-Anlagen werden aber oftmals unterschätzt. Bei der technischen Betriebsführung von Bestandsanlagen geht es nicht nur um die reine Installationsarbeit, sondern um einen durchaus komplexen Sachverhalt, der zu gravierenden Betreiberrisiken führen kann. Oftmals schlummern diese Risiken unentdeckt und der Betreiber ist sich seiner Verantwortung nicht bewusst.

Sicherstellen der Kommunikation

Photovoltaikanlagen sind heute komplexe IT-Systeme, die mit anderen komplexen Systemen bei den Direktvermarktern und Netzbetreibern Informationen austauschen. Innerhalb einer Photovoltaikanlage stellt der Datenlogger eine zentrale Überwachungseinheit dar. Bei großen Anlagen ist darauf zu achten, dass er über die notwendigen Schnittstellen zu den Wechselrichtern, Sensoren und Messsystemen verfügt und diese zuverlässig auslesen und wenn nötig steuern kann. Erst wenn alle Geräte innerhalb der PV-Konfiguration miteinander einwandfrei kommunizieren können, machen die Folgeschritte Sinn. Daher sollten Sie bei der technischen Betriebsführung von Bestandsanlagen auf das Prüfen der folgenden, gängigen Kommunikationsstrecken in PV-Anlagen achten.

  • Verbindung zwischen Datenloggern und Wechselrichter
  • Verbindung zwischen Datenlogger und Monitoring-Portal
  • Rundsteuerempfänger bzw. Parksteuerung
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Datenerhebung mit dem smartblue Datenlogger

Der smartblue Datenlogger ist eine spezielle Hardware für das Monitoring von Solar-Anlagen jeder Größenordnung. Die Lösung ist mit nahezu allen marktgängigen Komponenten der Mess- und Regeltechnik kompatibel und sehr schnell eingesetzt.

Prüfen der Anlagendokumentation

Grundsätzlich sollte jeder Anlagenbetreiber nach erfolgreicher Installation der PV-Anlage eine ausreichende Dokumentation über die Installation erhalten. Gerade bei übernommenen Bestandsanlagen sind im Laufe der Zeit viele verschiedene Dienstleister auch nach der Inbetriebnahme an Wartung und Erweiterung der PV-Konfiguration beteiligt. Deshalb ist die Anlagendokumentation oft „Stückwerk“ und in Teilen oder sogar vollständig veraltet oder lückenhaft. Mit den folgenden Checks bringen Sie Ihre Dokumentation wieder auf den neuesten Stand und finden heraus, ob und wo etwas fehlt.

  • Fehlende / Fehlerhafte PV-Stringpläne: Bei dem Bau der Anlagen wird oft nicht die geplante Verschaltung der PV-Strings/Module umgesetzt. Diese Änderungen werden häufig nicht in den Anlagendokumentationen angepasst. Dadurch sind Ertragsvergleiche zwischen kombinierten String-Bündeln nicht mehr möglich und Ausfälle von einzelnen Strings eines Bündels werden schwer zu erkennen.
  • Plausibilitätsprüfung der Modulverschaltung: Bei den meisten heute installierten Photovoltaikanlagen werden Stringwechselrichter eingesetzt. Dabei werden die Photovoltaik-Module je nach Anzahl und Verschattungssituation, zu einzelnen Strängen möglichst gleicher Modulleistung zusammengeschaltet. Trifft man eine geeignete Modul-Wahl bei der Verschaltung der Strings, erzielen diese Photovoltaikanlagen trotz Reihenschaltung und Verschattungen auch sehr gute Wirkungsgrade.

  • PV-Stringanzahl und PV-Stringlänge bestimmen: Sobald die Daten aus der Anlagendokumentation in die Monitoring-Software eingepflegt wurden, können Sie die Anzahl der an den Wechselrichtereingang parallel geschalteten PV-Strings und die Länge der PV-Strings (Anzahl der in Reihe geschalteten PV-Module) bestimmen.

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Überwachen Sie Ihre PV-Anlagen mit Smart Monitor!

Das Smart Monitor Web-Portal zeigt Ihnen übersichtlich alle wichtigen Daten Ihrer Energieanlagen auf allen Geräten wie PC, Laptop, Tablet oder Smartphone. Die Anlagendaten werden unabhängig vom Hersteller der Hardwarekomponenten wie z.B. Wechselrichter, Speichersystem, Verbrauchszähler oder Datenlogger einheitlich dargestellt und in einer Portfolioansicht zusammengefasst. Alles Wichtige auf einen Blick!

Prüfung der Anlagenperformance

Alle Ihre PV-Komponenten sind miteinander verbunden, die Kommunikation funktioniert und auch die saubere Konfiguration in Ihrer Monitoring-Software ist gewährleistet. Fertig! Oder nicht? Mit den folgenden Schritten machen Sie noch einmal einen letzten Initialcheck. Wir legen Ihnen diesen Schritt nahe, bevor Sie in das operative Monitoring übergehen. Oft fallen auch in dieser Phase noch einige Besonderheiten oder Umstände auf. Diese können die Messungen beeinflussen, wenn man sie nicht vor Beginn des laufenden Monitorings erkennt und berücksichtigt oder bereinigt.

  • Prüfung auf anlagenspezifische Ertragseinbußen (z.B. Verschattung)
  • Prüfung auf Ertragseinbußen verursacht durch Umwelteinflüsse (z.B. Verschmutzung, Bewuchs usw.)


Haben Sie Fragen zur technischen Betriebsführung von Bestandsanlagen?

Bei der technischen Führung von Bestandsanlagen geht es also nicht nur um die Instandsetzung von dokumentierten Mängeln, sondern um Prozesssicherheit, Konformität und Minimierung von Betreiberrisiken. Benötigen Sie Unterstützung bei der Überwachung Ihrer Solaranlagen oder von ganzen PV-Parks helfen wir Ihnen über unser Operatives Monitoring gerne weiter. Kontaktieren Sie uns hierzu einfach!

Plausibilitätsprüfung der Modulverschaltung

Die beiden zentralen Komponenten einer Photovoltaikanlage sind die Solarmodule und der Wechselrichter. Der Wechselrichter sorgt dabei dafür, dass die von den Photovoltaik-Modulen gelieferte Gleichspannung in die netzübliche Wechselspannung gewandelt wird. Dabei gibt es unterschiedliche Konzepte, wie man die Solarmodule mit dem Wechselrichter verschalten kann. Die verschiedenen Schaltkonzepte wirken sich unmittelbar auf den Ertrag aus. Bei der Planung einer PV-Anlage wird es daher auf jeden Fall zu der Frage kommen nach der perfekten Modulverschaltung.

Bei den meisten heute installierten Photovoltaikanlagen werden Stringwechselrichter eingesetzt. Dabei werden die Photovoltaik-Module je nach Anzahl und Verschattungssituation, zu einzelnen Strängen möglichst gleicher Modulleistung zusammengeschaltet. Trifft man eine geeignete Modul-Wahl bei der Verschaltung der Strings, erzielen diese Photovoltaikanlagen trotz Reihenschaltung und Verschattungen auch sehr gute Wirkungsgrade.

Häufige Probleme bei der Modulverschaltung

Leider bildet die Theorie nicht immer auch die Praxis ab: Beim Bau von neuen PV-Anlagen wird oft nicht die geplante Modulverschaltung umgesetzt. Das kann verschiedene Gründe haben, entweder sollen Kosten gespart werden, die Arbeiten vor Ort vereinfacht werden oder andere Umstände führen zu einer Änderung. Diese Anpassungen werden häufig nicht in den Anlagendokumentationen angepasst. Dadurch sind Ertragsvergleiche zwischen kombinierten String-Bündeln nicht mehr möglich und Ausfälle von einzelnen Strings eines Bündels werden schwer zu erkennen. Ein korrektes Ertrags-Benchmarking der Strings ist ebenfalls erschwert, da die Anzahl der Module nicht korrekt bekannt ist.

In der Anlagendokumentation wird manchmal lediglich die Wechselrichternummer angegeben und keine Seriennummer oder Bus-ID (Fehlender Kommunikationsplan). Passt man bei der Einrichtung des Datenloggers die Namen der Wechselrichter nicht an die der Dokumentation an, ist es für den Betriebsführer nur mit viel Aufwand und in einigen Fällen sogar gar nicht möglich, die Anlagenkonfiguration im Monitoring-Portal zu hinterlegen.

Bei den meisten heute installierten Photovoltaikanlagen werden Stringwechselrichter eingesetzt. Dabei werden die Photovoltaik-Module je nach Anzahl und Verschattungssituation, zu einzelnen Strängen möglichst gleicher Modulleistung zusammengeschaltet. Trifft man eine geeignete Modul-Wahl bei der Verschaltung der Strings, erzielen diese Photovoltaikanlagen trotz Reihenschaltung und Verschattungen auch sehr gute Wirkungsgrade.

So prüfen Sie die Verschaltung der PV-Module

Folgend wird beschrieben, wie man die Verschaltung der PV-Module an einem Wechselrichter am Monitor überprüfen kann, sobald die Daten aus der Anlagen-Dokumentation in die Monitoring-Software eingepflegt wurden. Beispielhaft zeigen wir Ihnen diese Plausibilitätsprüfung bei einem Wechselrichter mit zwei MPP-Trackern.

Wussten Sie:

Der Maximum Power Point (MPP) eines PV-Moduls beziehungsweise eines Strings ist der Punkt der Strom-Spannungs-Kennlinie, an dem das PV-Modul die höchste Leistung erbringt. Dieser ist von der Sonneneinstrahlung, der Temperatur und individuellen Moduleigenschaften abhängig und sich ändert sich somit ständig. Moderne Wechselrichter haben mehrere MPP Tracker und können so für mehrere Strings unabhängig den jeweils optimalen Betriebspunkt erreichen. So können Strings mit unterschiedlichen Ausrichtungen oder Moduleigenschaften in einem Wechselrichter kombiniert werden.

Verschaltung der PV-Module laut Anlagendokumentation

Modultyp: Polykristalline 260 W Module

  • MPP-Tracker A: 4 PV-Strings mit je 20 Modulen
  • MPP-Tracker B: 1 PV-Strings mit je 16 Modulen

Daraus resultierende Gesamtanzahl der Module: 96

Durchführung der Plausibilitätsprüfung

Mittels der spezifischen DC-Leistung der MPP-Tracker kann man nun an sonnigen Tagen überprüfen, ob die hinterlegten Leistungen realistisch sind. In der Regel sollte kein Wert über 1 kW/kWp liegen. In Abbildung 1 fällt sofort auf, dass die spezifische DC-Leistung von MPP B deutlich über 1 kW/kWp liegt und die spezifische DC-Leistung von MPP A gerade mal einen Maximalwert von 0,33 kW/kWp erreicht. Dies ist ein Anzeichen dafür, dass an MPP B deutlich mehr und an MPP A dementsprechend weniger Module angeschlossen sind als dokumentiert ist.

Tritt dieses Fehlerbild auf, kann man anhand der DC-Strom- und DC-Spannungswerte die Konfiguration prüfen. Dies wird in dem Artikel „Prüfung der Anlagenkonfiguration am Monitor: PV-Stringanzahl und PV-Stringlänge“ detailliert beschrieben.

Plausibilitätsprüfung: Spezifische DC-Leistung von MPP A (rot) und B (gelb)
Abbildung 1: Spezifische DC-Leistung von MPP A (rot) und B (gelb)
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Plausibilitätsprüfung der Modulverschaltung

Nach der Aufschaltung und Konfiguration einer PV-Anlage in einer Monitoring-Software sollte anhand der Messwerte eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. Wie Sie die Verschaltung der PV-Module an einem Wechselrichter am Monitor überprüfen können, zeigen wir Ihnen in diesem Beitrag:

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Das Problem fehlender oder fehlerhafter String-Pläne

Wer Bestandsanlagen in die technische Betriebsführung übernimmt, kennt das Problem von mangelhaften, unvollständigen oder sogar nichtexistierenden Anlagendokumentationen. Um eine PV-Anlage technisch überwachen zu können, muss aber die Konfiguration der Anlage bekannt sein und im Monitoring-Portal hinterlegt werden. Ist die exakte Verschaltung der Photovoltaikmodule nicht bekannt, kann dies dazu führen, dass man Defekte wie z.B. Ausfälle von PV-Strings nicht bemerkt. Auch ein Vergleich der spezifischen Werte der Geräte ist dann nicht möglich, dies kann zu unzähligen unnötigen Fehlermeldungen führen. Bevor man eine PV-Anlage überwachen kann, muss man also die Anlagenkonfiguration sorgfältig überprüfen. Der Aufwand, die Verschaltung der PV-Module am Monitor zu überprüfen, kann sehr groß sein. Verglichen mit den Folgen eines unbemerkten Defekts ist er jedoch gering. Und allein die unzähligen Falschmeldungen, die durch falsch hinterlegte Verschaltungen verursachen werden, zu bearbeiten, ist auf Dauer deutlich aufwendiger. In diesem Beitrag befassen wir uns daher mit dem Problem fehlender oder fehlerhafter String-Pläne.

Was sind Strings in einer Photovoltaikanlage?

Die Module einer Photovoltaik-Anlage werden je nach Größe der Anlage und Einstrahlungsverlauf unterschiedlich mit den Wechselrichtern verschaltet. Moderne Module schaltet man üblicherweise in Reihe, also Pluspol eines Moduls an den Minuspol des anderen. Dadurch addieren sich die Spannungen der einzelnen Module, aber der Strom ist im gesamten String gleich und entspricht dem Strom eines Models. Im Vergleich zur in der Anfangszeit der Photovoltaik verbreiteten Parallelschaltung ist die Reihenschaltung günstiger zu bauen und führt zu geringeren Verlusten in den Leitungen, da höhere Spannungen anliegen aber geringere Ströme fließen.

Der Begriff String (englisch für: Strang) ist in der Photovoltaik ein gängiger Ausdruck für miteinander in Reihe verschaltete Module. Ein String kann entweder einzeln an einen Wechselrichter-Eingang angeschlossen werden oder mit anderen gleich langen Strings durch Parallelschaltung kombiniert werden. Dazu werden die Pluspole der jeweils ersten Module der Strings verbunden und die Minuspole der jeweils letzten. Dadurch summieren sich die Ströme der verbundenen Strings bei gleichbleibender Spannung.

Ein wichtiger Nachteil der Verschaltung von Strings zu String-Bündeln ist, dass ein Ausfall eines einzelnen Strings des Bündels nicht mehr direkt erkannt werden kann (außer wenn ein separates Strom- Messgerät je String verbaut wird). Stattdessen muss ein Ertragsvergleich zu einem identisch ausgerichteten String-Bündel oder einer Ertragsreferenz erfolgen. Wenn hier plötzlich signifikante Abweichungen auftreten, kann dies daran liegen, dass ein String des Bündels ausgefallen ist.

Wussten Sie:

Die Verschaltung mehrerer gleicher Module, die im Betrieb ähnlicher Einstrahlung ausgesetzt sind, ermöglicht eine einfache Anlagenstruktur und kann die Baukosten und Leitungsverluste senken. Allerdings wirken sich Beeinträchtigungen eines Moduls im String auch auf alle anderen Module aus, so dass bei Verschattungen einzelner Module der Ertrag des gesamten Strings reduziert wird

Häufige Probleme in den Anlagendokumentationen

Bei dem Bau der Anlagen wird oft nicht die geplante Verschaltung der PV-Strings/Module umgesetzt, sei es z.B., weil dies die Arbeiten vor Ort deutlich vereinfacht. Diese Änderungen werden häufig nicht in den Anlagendokumentationen angepasst. Dadurch sind Ertragsvergleiche zwischen kombinierten String-Bündeln nicht mehr möglich und Ausfälle von einzelnen Strings eines Bündels werden schwer zu erkennen. Ein korrektes Ertrags-Benchmarking der Strings ist ebenfalls erschwert, da die Anzahl der Module nicht korrekt bekannt ist.

In der Anlagendokumentation wird manchmal lediglich die Wechselrichternummer angegeben und keine Seriennummer oder Bus-ID (Fehlender Kommunikationsplan). Passt man bei der Einrichtung des Datenloggers die Namen der Wechselrichter nicht an die der Dokumentation an, ist es für den Betriebsführer nur mit viel Aufwand und in einigen Fällen sogar gar nicht möglich, die Anlagenkonfiguration im Monitoring-Portal zu hinterlegen.

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Plausibilitätsprüfung der Modulverschaltung

Nach der Aufschaltung und Konfiguration einer PV-Anlage in einer Monitoring-Software sollte anhand der Messwerte eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. Wie Sie die Verschaltung der PV-Module an einem Wechselrichter am Monitor überprüfen können, zeigen wir Ihnen in diesem Beitrag:

Sind Ihre String-Pläne fehlerhaft?

Sind Ihre String-Pläne fehlerhaft oder haben Sie Fragen zum richtigen Umgang? Lassen Sie sich dazu von unseren Experten beraten.

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