Photovoltaik Anlagenüberwachung

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Anlagenüberwachung: Gängige Systeme zur Überwachung der Solaranlage

Welche Systeme zur Anlagenüberwachung (auch Monitoring genannt) gibt es? Wie funktioniert die Überwachung einer Solarstromanlage? Warum sollte man die Anlage überhaupt überwachen? Welche Daten liefern die Überwachungssysteme und wie wertet man diese aus? Was ist besser: Manuelle oder automatische Überwachung? Fragen, die dieser Beitrag Ihnen beantwortet.

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

Eine Solaranlage, auch Solarstromanlage oder Photovoltaik-Anlage (kurz: PV-Anlage, kürzer: PVA) genannt, erzeugt aus der von der Sonne angelieferten Strahlungsenergie nutzbaren Strom. Ganz gleich, ob Sie den selbst erzeugten regenerativen Solarstrom

  • anteilig / komplett als Eigenstrom im Haushalt verbrauchen beziehungsweise ihn selbst vermarkten
  • oder ihn anteilig / komplett einspeisen und dafür die staatliche Einspeisevergütung kassieren,

ist es wichtig, dass Sie wissen, wie viel Strom die Anlage insgesamt erzeugt und wie viel davon in den Haushalt und ins öffentliche Netz gehen. Darüber informieren Sie Systeme zur Anlagenüberwachung.

Tipp: Die Möglichkeit, den selbst erzeugten Strom komplett ins Netz einzuspeisen, haben nur Betreiber älterer Anlagen. Wer eine neue Anlage in Betrieb nimmt, muss laut Gesetz einen Teil des Stroms selbst verbrauchen oder vermarkten, also beispielsweise an Mieter seines Hauses verkaufen.
Die Werte der PV-Anlage sollten überwacht werden
Die Werte der PV-Anlage sollten überwacht werden
Tipp: Mit dem Photovoltaik Rechner berechnen, ob sich eine Anlage rentiert. Trotz Förderkürzung kann man mit PV-Anlagen viel Geld sparen. Jetzt Rendite berechnen.

Systeme zur Überwachung der Solaranlage

Systeme zur Überwachung der Anlage informieren Sie über deren Leistung: Sie liefern Ihnen je nach System und Überwachungsmodus verschiedene Daten, darunter Erträge und Daten zur Höhe von Eigenverbrauch und Einspeisung. Wobei Ertrag (auch Solarertrag) die Menge an nutzbarem Strom meint, die Ihnen Ihre Photovoltaik-Anlage liefert.

Tipp: Aus den Daten können auch Rückschlüsse auf die Funktionstüchtigkeit der Anlage gezogen werden. Von der Norm abweichende Daten sind oft ein erster Hinweis darauf, dass irgendetwas mit der Anlage nicht stimmt. Der fachmännische Wartungsdienst kann die Abweichungen auswerten und die Anlage entsprechend prüfen und gegebenenfalls optimieren.

Doch das ist noch längst nicht alles: Viele automatische Überwachungssysteme berechnen aus den systematisch gemessenen Leistungsdaten weitere Daten, zum Beispiel, wie viel CO2-Emissionen Sie mit dem Betrieb der Anlage sparen.

Einfache Überwachung: Zählerstände ablesen

Zu einem ans öffentliche Stromnetz angeschlossenen Haushalt gehört ein Stromzähler, der zählt, wie viel Strom zum Betreiben elektrischer Haustechnik und Geräte bezogen wird: Das ist der sogenannte Strombezugszähler, kurz: Bezugszähler.

Als Betreiber einer Solaranlage, die ans Netz gekoppelt ist, kommt ein weiterer Zähler dazu: der sogenannte Einspeisezähler. Der gehört in der Regel Ihrem Netzbetreiber und Sie zahlen diesem einen Abschlag dafür, also eine Art Nutzungsgebühr. Alternativ wurde der Einspeisezähler von Ihnen selbst angeschafft. Der Einspeisezähler zählt die Solarstrommenge, die Sie von Ihrer Anlage ins öffentliche Netz einspeisen. Solange es noch eine Einspeisevergütung gibt, ergibt sie sich aus dem, was der Einspeisezähler zählt.

Tipp: Es gibt daneben noch Zähler, die sowohl Einspeisezähler als auch Bezugszähler in einem sind: die sogenannten Zweirichtungszähler. Sie gehören in jedem Fall dem Netzbetreiber, der dafür eine Bereitstellungsgebühr und häufig auch eine zweite Messgebühr von Ihnen verlangt.
Stromzaehler © Schulzie, fotolia.com
Der Stromzähler zählt den im Haushalt verbrauchten Strom aus dem Netz (Bezugszähler) © Schulzie, fotolia.com

Ein sogenannter Ertragszähler schließlich zählt, wie viel Solarstrom die Photovoltaikanlage insgesamt erzeugt. Er ist Voraussetzung dafür, zu ermitteln, wie hoch Ihr Eigenverbrauch ist. Die Rechnung geht dann so auf:

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

Auf den gesamten Stromverbrauch im Haushalt kommen Sie so:

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

Tipp: An der Formel lässt sich gut zeigen, wie Sie mit Photovoltaik-Strom aus eigener Erzeugung Ihre Stromkosten senken können: Je höher der Anteil des Solarstroms in der Gleichung ist, desto weniger Strom müssen Sie aus dem Netz dazukaufen.

Das Ablesen der Zählerstände ist die einfachste und preiswerteste Überwachung Ihrer Solaranlage. Denn Sie können, ausgerüstet mit Papier und Stift, jederzeit zum Zähler gehen, um dort die Zählerstände abzulesen und zu notieren. Sinn macht das, wenn Sie sie regelmäßig erfassen, so dass sich Datenreihen aus den Zählerständen ergeben, die Sie einmal pro Woche oder Monat fortführen. Es gilt: Je häufiger Sie die Zählerstände erfassen, desto sicherer ist die Überwachung. Denn Zählerstände, die aus der üblichen Datenreihe tanzen, fallen Ihnen so eher auf und Sie können die Ursache dafür schneller suchen und beheben (lassen).

Ob Sie die Zählerstände mit Hilfe von digitaler Datenerfassung dokumentieren oder nur auf Papier stehen haben, das ist Ihnen überlassen. Der Vorteil einer Datenreihe in Tabellenformat, wie Sie sie mit Software wie Microsoft Excel & Co. erstellen, liegt allerdings darin, dass Sie die Daten auch schnell mal via Datenkabel zum Wartungsdienst senden können, damit dieser eine Ferndiagnose vornimmt.

Tipp: Längst sind im Internet diverse Excel-Vorlagen für Ertragstabellen zu finden, die Sie in der Regel kostenfrei downloaden und mit Ihren Erträgen füllen können.
Photovoltaik Leistung Messung © Ingo Bartussek, fotolia.com
Das Display zeigt die Leistung der Photovoltaik-Anlage an: Die Erträge werden anschaulich visualisiert. © Ingo Bartussek, fotolia.com

Anlagenüberwachung mit sogenannten Datenloggern

Ein sogenannter 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 Ihnen der Datenlogger Überwachungsdaten, ohne dass Sie sich darüber einen Kopf machen müssen.

Anlagenüberwachung mit Datenloggern
Anlagenüberwachung mit Datenloggern

In einen Großteil der modernen Wechselrichter, die aus dem Gleichstrom, den die Solaranlage erzeugt, nutzbaren Wechselstrom machen, sind Datenlogger heute schon serienmäßig eingebaut. Alternativ können Sie die Teile aber auch separat kaufen.

TIPP: Wann lohnt sich die Anschaffung eines Datenloggers?
Die aktuellen Preise für Datenlogger beginnen bei etwa 300 Euro und reichen bis deutlich über 1.000 Euro. Sie müssen davon ausgehen, dass ein guter Datenlogger mit Internet-Anschluss Sie wenigstens 500 Euro kostet. Im Verhältnis zu den Anschaffungskosten für eine kleinere Photovoltaik-Anlage bis 5 kWp, die mit derzeit mit ca. 1.500 Euro pro kWp netto zu Buche schlägt, ist dieser Preis nicht mehr zu vernachlässigen.

Bei einer PV-Anlage bis 5 kWp sollten Sie deshalb abwägen, ob sich die Investition für Sie lohnt, denn selbst dann, wenn Ihre Anlage für einige Tage ausfällt, ist der daraus resultierende Verlust überschaubar. Je größer die PV-Anlage ist, desto eher lohnt sich die Anschaffung eines Datenloggers, denn bei Anlagengrößen ab 10 KWp steigt die Rentabilität der Investition. Verhindert der Datenlogger den mehrwöchigen Ausfall einer 40-kWp-Anlage, hat sich dessen Einsatz bereits gelohnt.

Zur Funktionsweise des Datenloggers sollten Sie wissen, dass die Strommenge, die der Wechselrichter ins Netz (öffentliche Netz und Haushaltsnetz) einspeist, vom zugehörigen Datenlogger überwacht, gemessen und festgehalten wird. Aus den protokollierten Daten generiert Ihnen der Datenlogger einen Tagesbericht über den Ertrag Ihrer Solaranlage. Je nach Datenlogger können Sie dazu auch Monats- und Jahresberichte bekommen.

Tipp: Stellt der Datenlogger bei der Anlagenüberwachung Unregelmäßigkeiten fest, sendet er Ihnen ein Signal zur Info.

Wichtig ist zu wissen, dass Sie häufig eine extra Schnittstelle brauchen: das sogenannte Piggy-Back. Es muss zusätzlich im Wechselrichter eingebaut werden. Damit der Stromverbrauch des Haushalts in die Auswertung einfließen kann, erfolgt die Datenübertragung vom Zähler über genormte Schnittstellen zum Datenlogger.

Die Überwachung geschieht vorrangig über die Analyse der Fehlercodes des Wechselrichters. Wobei viele Systeme die Daten noch weiter auswerten und beispielsweise die Werte von Wechselrichtern oder Strings vergleichen. Weicht die Leistung eines Strings von der eines anderen, gleich verschalteten ab, wird Ihnen ein Fehler gemeldet.

Moderne Datenlogger zur Anlagenüberwachung liefern heute Daten wie:

  • Stromverbrauch (aus dem Netz) des Haushalts,
  • und Eigenverbrauch des Haushalts.

Zudem bieten Sie Ihnen Funktionen wie:

  • Energiemanagement (zum Beispiel Fernabschaltung durch Netzbetreiber)
  • Überwachung der 70-Prozent-Regelung
  • smarte Zu- oder Abschaltung von Stromverbrauchern im Haushalt über ferngesteuerte Funksteckdosen
  • falls Speicher vorhanden: intelligentes Speichermanagement inklusive Anzeige des Füllstandes des Stromspeichers

In Abhängigkeit vom Datenlogger und der zugehörigen Datenschnittstelle erhalten Sie die Überwachungsdaten via Kabel oder kabellos, beispielsweise via Bluetooth, in Form einer SMS auf ein Handy, Tablet, einen PC oder auch ein kostenloses Internetportal (webbasierter Datenlogger), das der Datenlogger-Hersteller bereitstellt.

Die Anlagenüberwachung schützt vor unbemerkten Ertragseinbußen
Die Anlagenüberwachung schützt vor unbemerkten Ertragseinbußen

Alternative Möglichkeiten zur Anzeige der Überwachungsdaten sind kleine Displays, die sich als Tisch- oder Wandgerät nutzen lassen (siehe Foto). Für größere Anlagen lohnt es sich, die Daten auf ein Großdisplay, das für jedermann sichtbar ist, zu übertragen.

Ein webbasierter Datenlogger überträgt die Daten der Anlagenüberwachung regelmäßig auf ein Internetportal, wo diese ausgewertet werden. Sie können sich jederzeit in das Portal einloggen, um sich die Daten präsentieren zu lassen – häufig auch in ansprechend visualisierter Form. Die Infoseiten der Portale sind in der Regel frei konfigurierbar, so dass Sie aus der Datenfülle Ihrer Anlagenüberwachung jeweils die Daten abrufen können, die Sie aktuell sehen wollen. Zudem besteht die Möglichkeit, dass Ihnen das Portal einzelne Überwachungsberichte, Mitteilungen und Ähnliches automatisch per Mail, SMS oder e-Fax schickt.

Tipp: Datenlogger lassen sich nicht nur am Wechselrichter anschließen, um dessen Werte zu übernehmen. Auch andere Datenquellen wie Energiezähler sind machbar. Selbst die Auswertung von Messdaten, die Strahlungssensoren oder Temperatursensoren sammeln, funktioniert.

TIPP

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Was ist besser zur Anlagenüberwachung: Zählerstände ablesen oder Datenlogger nutzen?

Diese Aufgaben sollte eine moderne Anlagenüberwachung grundsätzlich leisten:

  • sämtliche relevante Überwachungsdaten aufzeichnen
  • Unregelmäßigkeiten signalisieren
  • Überwachungsdaten visualisieren

Bei manueller Überwachung mit Zählerstandablesen leisten Sie das alles händisch. Dabei schleichen sich eher mal Fehler ein. Außerdem ist eine regelmäßige und kontinuierliche Ablesung nicht immer gewährleistet (Stichworte: Urlaub, Krankenhaus). Die Wahrscheinlichkeit, dass Sie Anlagenprobleme und daraus resultierend Ertragseinbußen später wahrnehmen als mit einer automatisierten Anlagenüberwachung via Datenlogger ist demnach höher.

Ein Datenlogger, der die Anlagenüberwachung webbasiert betreibt, kostet jedoch auch bis zu mehrere Hundert Euro. Die Investition lohnt sich immer dann, wenn es darauf ankommt, dass Sie schnell über Probleme oder gar Ausfälle der Solaranlage Bescheid wissen, um Solarertragseinbußen zu verhindern.

  • Deshalb kann man bei kleineren Solaranlagen (bis 5 Kilowatt Peak (kWp) Leistung), deren Ausfall für mehrere Tage finanziell einigermaßen verschmerzbar ist, insbesondere wenn man den Ertragsverlust in Relation zum Preis des Datenloggers setzt, auf einen teuren Datenlogger verzichten.
  • Für leistungsstärkere Anlagen ab 10 kWp dagegen lohnt es sich aus eben diesem Grund, dass Sie zur Anlagenüberwachung einen Datenlogger kaufen.
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