Photovoltaik Anlagenüberwachung

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Zwei gängige Systeme zur Überwachung von Solaranlagen

Eine systematische Anlagenüberwachung ist der beste Schutz vor Ertragseinbußen. Doch warum ist das so? Wenn man die Wahl zwischen zwei Überwachungssystemen hat: Welches ist für welche PV-Anlage das richtige? Welche Daten liefern sie und wie wertet man diese aus? Dieser Beitrag stellt die manuelle und die automatische Anlagenüberwachung vor. Anlagenbetreiber erfahren, wie das Monitoring funktioniert und welche Kosten es verursacht.

Solaranlage Überwachung © OFC Pictures, fotolia.com
Dank einer Anlagenüberwachung behalten Sie die Leistung Ihrer Photovoltaik-Anlage immer im Auge © OFC Pictures, fotolia.com

Aufzeichnung von Stromerzeugung und Stromnutzung

Eine Solarstromanlage erzeugt nutzbaren Strom aus der Strahlungsenergie, die die Sonne bereitstellt. Dieser selbst erzeugte regenerative Solarstrom kann

  • anteilig oder komplett als Eigenstrom im Haushalt verbraucht beziehungsweise selbst vermarktet – oder
  • in das öffentliche Stromnetz einspeist und mit einer staatlichen Einspeisevergütung honoriert

werden. Dafür müssen Anlagenbetreiber wissen, wie viel Strom die Anlage insgesamt erzeugt und wie viel von diesem Strom in den Haushalt und ins öffentliche Netz gehen. Diese Daten halten die verschiedenen Systeme zur Anlagenüberwachung fest.

Tipp: Die Option, den selbst erzeugten Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen, wird immer unattraktiver. Nutznießer sind noch die Betreiber älterer Anlagen, da die Einspeisevergütung seit jeher 20 Jahre lang unverändert bleibt. Heute setzen private Solarstromerzeuger auf eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote. Wie das funktioniert, ist in unserem Beitrag Tipps zur Erhöhung des Eigenverbrauchs nachzulesen.
Stromzähler für Photovoltaikanlagen
Stromzähler für Photovoltaikanlagen

Bezugszähler, Einspeisezähler, Zweirichtungszähler und Ertragszähler

Zu jedem Haushalt, der ans öffentliche Stromnetz angeschlossen ist, gehört ein Stromzähler. Dieser Strombezugszähler, kurz: Bezugszähler, zählt, wie viel Strom zum Betrieb der Haustechnik und der elektrischen Geräte aus dem öffentlichen Netz bezogen wird.

Als Betreiber einer Solaranlage, die ans Netz gekoppelt ist, kommt ein weiterer Zähler dazu: der Einspeisezähler. Dieser gehört in der Regel ebenfalls dem Netzbetreiber und der Anlagenbetreiber zahlt eine Nutzungsgebühr. Sie entfällt bei Installation eines eigenen Zählers. Der Einspeisezähler zählt die Solarstrommenge, die von der Anlage ins öffentliche Netz eingespeist wird. Daraus errechnet sich die bereits erwähnte Einspeisevergütung.

Aus zwei mach eins: Vor allem die kompakte Bauweise ist der Grund, warum die meisten Anlagenbetreiber einen Zweirichtungszähler bevorzugen. Er vereint die Funktionen von Bezugszähler und Einspeisezähler. Statt zwei Geräte hängt also nur eines im Zählerkasten (oder in dessen Nähe). Zweirichtungszähler gehören immer dem Netzbetreiber, der dafür eine Bereitstellungsgebühr und häufig auch eine zweite Messgebühr verlangt.

PV-Anlage: Stromzähler werden benötigt
PV-Anlage: Stromzähler werden benötigt

Und dann gibt es auch noch den Ertragszähler: Er zählt, wie viel Solarstrom die Photovoltaikanlage insgesamt erzeugt. Mittlerweile ist die Installation eines separaten Geräts meist unnötig, da sich der Ertrag auch auf dem Wechselrichter ablesen lässt.

Der Wert muss jedoch vorliegen, um die Höhe des Eigenverbrauchs zu ermitteln. Und so wird gerechnet:

Ertrag (gemessen vom Ertragszähler) minus Einspeisung (gemessen vom Einspeisezähler) = Eigenverbrauch an Solarstrom

Auf den gesamten Stromverbrauch im Haushalt kommt man so:

Eigenverbrauch an Solarstrom plus Stromverbrauch (gemessen vom Bezugszähler) = Stromverbrauch gesamt

Fazit: Je höher der Anteil an Solarstrom in der Gleichung ist, desto weniger Strom muss aus dem Netz dazugekauft werden.

Tipp: Weitere Details zu den verschiedenen Zählerarten erfahren Sie in unserem separaten Beitrag über die Stromzähler. Dort gehen wir auch explizit auf die sogenannten intelligenten Messsysteme namens Smart Meter ein.
Vorgestellt: Die verschiedenen Stromzähler
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Anlagenüberwachung: Einfach bis de luxe

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Systeme zur Überwachung einer Solaranlage. Beide liefern Daten zu den Erträgen und zur Höhe von Eigenverbrauch und Einspeisung. Automatische Überwachungssysteme berechnen aus den systematisch gemessenen Leistungsdaten weitere Daten, z.B. wie viel CO2-Emissionen mit dem Betrieb der Anlage eingespart werden. Dazwischen rangiert die Anlagenüberwachung per Ablesen des Wechselrichter-Displays. Doch lassen Sie uns einen genaueren Blick auf die Unterschiede werfen.

Einfache Überwachung: Zählerstände ablesen

Stromzaehler © Schulzie, fotolia.com
Der Stromzähler zählt den im Haushalt verbrauchten Strom aus dem Netz (Bezugszähler) © Schulzie, fotolia.com

Das Ablesen der Zählerstände ist die einfachste und preisgünstigste Anlagenüberwachung. Denn Anlagenbetreiber können jederzeit zum Zähler gehen, um, ausgerüstet mit Papier und Stift, die Zählerstände abzulesen und zu notieren. Dies sollte am besten regelmäßig geschehen, im Idealfall einmal pro Woche oder Monat. Denn: Ergeben sich unauffällige Datenreihen, arbeitet die Anlage ordnungsgemäß. Zählerstände, die aus der üblichen Datenreihe tanzen, sollten dagegen ein Alarmsignal sein. Hier stimmt etwas nicht und die Ursache sollte möglichst schnell ergründet und behoben werden. Daher gilt: Häufig erfasste Zählerstände erhöhen die Sicherheit der Überwachung.

Die Werte der PV-Anlage sollten überwacht werden
Die Werte der PV-Anlage sollten überwacht werden
Tipp: Im Internet sind diverse Excel-Vorlagen für Ertragstabellen zu finden, die Sie einfach mit Ihren Erträgen füllen. Der Download ist in der Regel kostenfrei. Der Vorteil einer Datenreihe in Tabellenformat liegt auf der Hand: Sie können die Daten auch schnell mal via Datenkabel zum Wartungsdienst senden, damit dieser eine Ferndiagnose vornimmt.

Displays für die visualisierte Anlagenüberwachung

Datenlogger sind teuer. Daher kann sich ein Blick in die Datenblätter der PV-Anlage lohnen. Die Speicher sind nämlich häufig bereits serienmäßig im Wechselrichter verbaut. Ein Tastentipp genügt – schon sind auf dem Funktionsdisplay des Wechselrichters neben den Verbrauchsdaten auch mögliche Störungen feststellbar. Säulendiagramme zeigen die Werte fortlaufend an. Selbst bei älteren Modellen ohne Funktionsdisplay kann im Grunde auf einen Computer oder Laptop verzichtet werden. An den Wechselrichter angeschlossene kleine Wand- oder Tischdisplays erfüllen denselben Zweck: die Visualisierung der Zahlenwerte.

Photovoltaik Leistung Messung © Ingo Bartussek, stock.adobe.com
Die Display-Anzeige der PV-Erträge ist entschieden anschaulicher als eine Zahlenkolonne © Ingo Bartussek, stock.adobe.com

Aber: Ertragsminderungen werden auf derartigen Displays nicht angezeigt. Sie müssen selbst eingeschätzt werden – was keine leichte Aufgabe ist.

Tipp: Vergleichsdaten mit zwei Geräten erhalten. Dies funktioniert über zwei Wechselrichter mit der gleichen Modulauslegung. Bei der Anzeige der Daten kann das Tischdisplay auch hierbei einspringen.

De luxe Anlagenüberwachung mit Datenloggern

Ein Datenlogger ist ein elektronischer Datenspeicher. Er überwacht die Anlage automatisch. Dabei erfasst der Datenlogger permanent Erträge und andere Kennwerte über die Anlagenleistung, die er meist vom Wechselrichter bekommt. Dank der Automatisierung liefert der Datenlogger die Überwachungsdaten auf eine deutlich bequemere Weise als die Methode Ablesen & Erfassen.

Natürlich funktioniert das System auch aus der Ferne. Es ist schon ein beruhigendes Gefühl, die Anlage auf der Geschäftsreise oder im Urlaub per Fernüberwachung kontrollieren zu können. Gleiches gilt für ein gemietetes Dach. Anders als über einen Datenlogger ist eine Kontrolle der Erträge kaum möglich.

Anlagenüberwachung mit Datenloggern
Anlagenfernüberwachung mit Datenloggern

Ein Datenlogger überwacht, misst und dokumentiert die Strommenge, die der Wechselrichter ins Stromnetz (öffentliches Netz und Haushaltsnetz) einspeist. Aus den protokollierten Daten generiert er einen Tagesbericht über den Ertrag der Solaranlage. Bei vielen Modellen sind auch Monats- und Jahresberichte möglich. Stellt der Datenlogger bei der Anlagenüberwachung Unregelmäßigkeiten fest, sendet er zur Info ein Signal.

Hinweis: Damit der Stromverbrauch des Haushalts in die Auswertung einfließen kann, erfolgt die Datenübertragung vom Zähler über genormte Schnittstellen zum Datenlogger. Dies erfordert häufig eine extra Schnittstelle. Das sogenannte Piggy-Back muss zusätzlich im Wechselrichter eingebaut werden. Der vom Wechselrichter gesendete Fehlercode gibt Aufschluss über die Art des vorliegenden Fehlers.

Datenlogger zur Anlagenüberwachung liefern Daten wie

  • Stromverbraucheines Haushalts und
  • Eigenverbraucheines Haushalts.

Aber nicht nur das. Was Datenlogger wirklich ausmacht, sind folgende Zusatzfunktionen:

Je nach Datenlogger und zugehöriger Datenschnittstelle erhalten Anlagenbetreiber die Überwachungsdaten via Kabel oder kabellos, in Form einer SMS auf ein Handy, Tablet, einen PC oder im Internet. In letzterem stellen Hersteller von webbasierten Datenloggern die Informationen kostenlos bereit.

Webbasierte Datenlogger übertragen die Daten der Anlagenüberwachung permanent und konfigurieren sie im Browser. Anlagenbetreiber können sich jederzeit einloggen, um die Daten in Echtzeit aufzurufen – natürlich in ansprechend visualisierter Form. Die Infoseiten sind in der Regel frei konfigurierbar, sodass die Abfrage stets auf die relevanten Daten eingrenzbar ist. Versendet werden diese Überwachungsberichte, Mitteilungen etc. automatisch per Mail, SMS oder e-Fax.

Die Anlagenüberwachung schützt vor unbemerkten Ertragseinbußen
Die Anlagenüberwachung schützt vor unbemerkten Ertragseinbußen
Tipp: Datenlogger nicht nur am Wechselrichter anschließen, sondern auch an anderen Datenquellen wie Energiezähler. Selbst Messdaten, die Strahlungssensoren oder Temperatursensoren sammeln, können ausgewertet werden.

TIPP

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Kosten der Anlagenüberwachung: einfach vs. de luxe

Die aktuellen Preise für Datenlogger beginnen bei etwa 200 Euro und reichen bis etwa 1.000 Euro. Ein guter Datenlogger mit Internet-Anschluss kostet um 500 Euro netto. Im Verhältnis zu den Anschaffungskosten für eine kleinere Photovoltaik-Anlage, die mit derzeit mit ca. 1.300 Euro pro kWp zu Buche schlägt, kann ein Datenlogger die Kosten also leicht um fast 10 Prozent erhöhen. Ob sich das lohnt, kommt darauf an, wie schnell die Informationen über Probleme oder gar Ausfälle der Solaranlage zur Verfügung stehen müssen.

Auf der anderen Seite: Bleistift und Papier kosten praktisch nichts. Dafür ist die händische Datenerfassung mühsam. Die Erfahrung lehrt, dass aus dem anfänglichen Enthusiasmus schnell eine lästige Pflicht wird. Außerdem: Wer zeichnet die Daten im Urlaub auf, wer bei einem Krankenhausaufenthalt? Niemand erinnert an die fällige Erfassung, niemand merkt, wenn sich Fehler einschleichen. Die Gefahr, dass Anlagenprobleme erst spät wahrgenommen werden, ist höher.

Fazit

Eine moderne Anlagenüberwachung sollte grundsätzlich

  • sämtliche relevante Überwachungsdaten aufzeichnen,
  • Unregelmäßigkeiten signalisierenund
  • Überwachungsdaten

Je größer die PV-Anlage ist, desto eher lohnt sich die Anschaffung eines Datenloggers.

Bei kleinen PV-Anlagen bis 5 kWp ist ein Ausfall für mehrere Tage finanziell meist zu verschmerzen. Setzt man den Ertragsverlust in Relation zum Anschaffungspreis des elektronischen Überwachungsgeräts, wird man in diesem Fall wohl auf einen teuren Datenlogger verzichten. Das Display der meisten Wechselrichter liefert die gewonnenen Werte überdies bereits anschaulich.

Bei leistungsstärkeren Anlagen ab 10 kWp sind Solarertragseinbußen allerdings oft schmerzhaft. Hier ist es wichtig, möglichst schnell auf einen eventuellen Systemfehler aufmerksam zu werden. Setzt man die Kosten bzw. Einbußen in Relation, lohnt sich die Anschaffung eines Datenloggers ab 40 kWp auf jeden Fall. Selbst bei Anlagengrößen ab 10 kWp ist es aus Rentabilitätsgründen sinnvoll, einen Datenlogger anzuschaffen.

Die meisten Photovoltaikanlagen für Einfamilienhäuser liegen aber genau zwischen 5 kWp und 10 kWp. Nahe 10 kWp ist aus mehreren Gründen DIE Empfehlung für Solaranlagen ab 2022: Die Größe reicht normalerweise aus, um – zumindest in Verbindung mit einem Energiespeicher – völlig unabhängig von Netzstrom zu sein, überschreitet auf der anderen Seite aber auch nicht die Grenze zur Einkommensteuerpflicht. Hier ist die Entscheidung für oder gegen einen Datenlogger eine Frage des Budgets und des Komfortanspruchs.

Apropos Energiespeicher: Gehört ein Stromspeicher zur PV-Anlage, kommt man um einen Datenlogger kaum herum – zumindest wenn kein Monitoringsystem direkt im Speichersystem integriert ist.

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