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Datenfunk statt Kabel: Solaranlagen sicher und wirtschaftlich überwachen

Will man überwachen, ob eine Solaranlage zuverlässig arbeitet, ist die einfachste Möglichkeit das Auslesen der Wechselrichterdaten. Dazu sammelt z.B. ein Datenlogger die Prozessdaten einer Solaranlage. Von hier können sie dann an einen Photovoltaikspezialisten übermittelt werden, der die Informationen für den Anlagenbetreiber verständlich aufbereitet und z.B. auf einer Weboberfläche darstellt. So kann dieser jederzeit z.B. die momentane Leistung oder den aktuellen Tagesertrag seiner Anlage einsehen. Ist für die Fernwartung eine kabellose Übertragung der Daten aus dem Datenlogger gewünscht, kommen je nach Anwendung verschiedene Funkvarianten in Frage.
Soll bei einer Kleinanlage möglichst ohne großen Aufwand eine Fernwartung nachgerüstet werden, eignet sich folgende Lösung: Ein GPRS- oder UMTS-Router überträgt die Daten der Anlage in das Internet. Gibt es ein Problem mit der Anlage, kann sich der Anlagenbetreiber per E-Mail informieren lassen und so schnellstmöglich reagieren. Weil bei der Einrichtung keine Kabel verlegt werden müssen, lassen sich Installationskosten reduzieren. Je nach Tarif und übertragener Datenmenge liegen die Betriebskosten sogar unter denen von DSL-Anschlüssen. Die Experten für kabellose Kommunikation der Welotec GmbH bieten auch verschiedene Produkte für die zuverlässige Übertragung von Daten aus Solaranlagen per Funk. Für die beschriebene Anwendung eignet sich beispielsweise der industrielle GPRS- und UMTS-Router TK704U.

Einfache Integration über Kurzstrecken

Ein anderer Anwendungsfall mit Solaranlagen, bei dem eine kabellose Kommunikation gefragt sein kann, findet sich beim Nachrüsten neuer Teilanlagen. Ein Beispiel: Ein Landwirt hat bereits eine Solaranlage auf dem Dach seines Wohnhauses installiert und kann von dieser alle relevanten Betriebsdaten auslesen. Nun möchte er auch noch eine Solaranlage auf dem Dach eines Stalles installieren. Anstatt vom Wohnhaus zum Stall mit aufwändigen Erdarbeiten Kabel zu verlegen, kann eine RS485-Funkverbindung die Lösung sein. Hier eignet sich z.B. das vorkonfigurierte 2,4GHz-Modem RFM ZN241GI. Damit wird im ‚Plug&play‘-Verfahren das serielle RS485-Kabel zwischen Wechselrichter und Datenlogger einfach ersetzt. Mit einer Sendeleistung von 100mW lassen sich im offenen Gelände bei Sichtverbindung damit Reichweiten von bis zu 500m überbrücken. Im Gebäude entsprechen die Distanzen den bekannten W-LAN-Reichweiten.

Vernetzte Anlagenstrukturen auf größerem Raum

Vor größeren Herausforderungen wird die Datenfunkkommunikation gestellt, wenn mehrere weiter voneinander entfernte Anlagenteile verbunden werden müssen, ohne dabei in Sichtkontakt zueinander zu sein. Hier eignet sich der Einsatz von Schmalband-Funkmodems wie beispielsweise das Satelline 3AS. Das Modem nutzt den europaweit freigegebenen Frequenzbereich von 869,40 bis 869,65MHz und kann bei einer Sendeleistung von 500mW im Freien Distanzen von bis zu 4km überbrücken (bei 448MHz bis zu 10km). Prinzipbedingt sind die Datenraten relativ gering, reichen aber für die Anforderungen in Anwendungen, bei denen Wechselrichter von Solaranlagen vernetzt werden sollen, völlig aus. Der Aufbau eines solchen Netzwerks sieht folgendermaßen aus: An den Datenlogger, der die Prozessdaten aus verschiedenen Teilanlagen sammeln soll, wird ein Modem angeschlossen. Dieses ist der Master des Kommunikationsnetzes. Über einen Broadcast-Aufruf melden sich alle Slavemodems im Netzwerk an und können von nun an zyklisch vom Mastermodem aufgefordert werden, die aktuellen Daten zu senden.

Vernetzte Anlagenstrukturen in der Praxis

In der Praxis hatten Installateure von ausgedehnten Photovoltaik-Anlagen Bedenken, dass sich solch komplexe Kommunikationsnetze, die noch dazu weite Bereiche überbrücken, zuverlässig per Funk umsetzen lassen. Welotec konnte mit der Realisierung entsprechender Projekte jedoch diese Zweifel ausräumen. In der Nähe von Kassel z.B. ließ ein Bauträger bei 36 Wohnblocks in drei nebeneinanderliegenden Straßenzügen die Dächer renovieren. In diesem Zuge wurde die Solartechnik Stiens GmbH & Co. KG beauftragt, die Gebäude mit Solaranlagen zu bestücken. Eine naheliegende Variante, um die Solaranlagen zu überwachen, wäre natürlich gewesen, auf jedem Gebäude ein Datenlogger zu installieren und über eine DSL-Leitung die Daten an eine Zentrale zu übermitteln. Über den kalkulierten Betriebszeitraum von 15 Jahren bedeutet das aber immense Kosten, die allein für die Datenübertragung im fünfstelligen Euro-Bereich liegen und somit den Gewinn der Anlage deutlich schmälern. Nachdem verschiedene Testszenarien mit Satel-Modems, die auch an eher ungünstigen Orten positioniert wurden, erfolgreich abliefen, entschieden sich die Solarexperten für eine Lösung mit den Schmalband-Funkmodems. Dieses Konzept kommt nun mit nur drei Datenloggern und entsprechend vielen GPRS bzw. DLS-Verbindungen aus. Dazu wurde in jedem Gebäude ein Satelline 3AS-Modem installiert, das die Wechselrichterdaten an den Datenlogger für je einen Straßenblock übermittelt. Das Mastermodem an dem Datenlogger ruft über die Slavemodems in regelmäßigen Abständen die Daten der daran angeschlossen Wechselrichter ab. Insgesamt werden in der Anlage 103 Wechselrichter überwacht und es sind 36 Modems und drei Datenlogger im Einsatz. Im Vergleich zu einer Lösung mit direkter DSL-Verkabelung jeder Teilanlage ergeben sich daraus immense Einsparungen bei den Betriebskosten. Gleichzeitig müssen anstatt 36 nur drei Datenlogger angeschafft werden. So rechnen sich die Investitionskosten in die Schmalband-Funkmodems schon innerhalb kurzer Zeit.

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