Fehlererkennung und -behebung im Betrieb von Photovoltaik-Kraftwerken unter Nutzung realer Betriebsdaten aus der Anlagenüberwachung

Abstract

Voraussetzung für das Erkennen und Analysieren von Fehlern verschiedenster Art in Photovoltaik-Kraftwerken, ist eine leistungsfähige Überwachung. Sie beobachtet das System regelmäßig und reagiert auf Auffälligkeiten. Dabei ist wichtig, dass die Betriebsdaten von der Überwachung (Monitoring) unverzüglich an das Überwachungsteam weitergeleitet werden, also eine reibungslose und schnelle Kommunikation zwischen beiden stattfindet. Kommuniziert wird aber auch zwischen dem Überwachungsteam und den Komponenten der Anlage. Das Team verfügt somit über jede relevante Kenntnis von fehlerhafter bzw. fehlerfreier Arbeit in der jeweiligen Anlage. Durch statistische Erfassung und Typisierung der Fehlerursachen mittels Überwachungsportals, lassen sich Schwachpunkte erkennen. Diese Schwachpunkte sollten intensiv vom Überwachungsteam weiter beobachtet und ausgemerzt werden. Ohne geeignetes Überwachungsportal wäre z.B. eine angemessene, effektive und kostengünstige Wartung unmöglich. Dies alles ist Vorbedingung für das Ziel eines optimalen Energieertrags. Bei der Planung einer Photovoltaik-Anlage sollte also auf ein gutes Kommunikationssystem geachtet werden, damit die Anzahl der Unterbrechungen zur PV-Anlage und seinen Komponenten sowie zum Netzwerk des Überwachungssystems möglichst geringgehalten wird. Durch die Anwendung aktuellster Überwachungssysteme, kann die PV-Anlage im Bereich der Komponenten, sowie die zugehörige Software noch besser und leichter überprüft werden. Mit dieser Software lassen sich die Anlagen optimieren: Der Energieaufwand wird minimiert sowie Arbeitskräfte ersetzt, die ansonsten das System manuell oder visuell beaufsichtigen müssten. In dieser Arbeit wurden 570 Fehler der vier verschiedenen Überwachungsportale berücksichtigt. Es wurden die Störungsdaten gesammelt und dann analysiert. Die Fehler wurden, je nach deren Folgen in verschiedene Kategorien eingeteilt: Komplettausfall und Teilausfall. Es handelt sich dabei um Störungen der Wechselrichter, der Kommunikation und der Hauptkomponenten. Die Störungen wurden im Kapitel Fehlererkennung und Fehlerbehebung zuerst pro Anlage, entsprechend den unterschiedlichen Komponenten der vier Anlagen analysiert. Dann wurden unter Zuhilfenahme der entsprechenden Betriebshandbücher und Datenblätter der Komponenten der vier Anlagen, die erforderlichen Maßnahmen für die Störungsbeseitigung aufgeführt. Bei zu knapper und unklarer Fehlerbschreibung, die keine eindeutige, sondern nur eine vermutete Fehlerbeseitigung zuließen, wurde auf die Serviceberichte und die Erfahrung der Techniker von greentech zurückgegriffen. Manche Fehler, wie z.B. die Kommunikation in einem Schneider Electric Wechselrichter, traten mehrmals auf, d.h. dass nach erfolgter Maßnahme die Störungen nicht komplett behoben waren. Diese Maßnahmen waren dann nur für eine begrenzte Zeit wirksam, bis die Störungen wiedereinsetzen. Was unternommen wurde, ist also nur provisorisch, nicht endgültig. Es sollte in der Zukunft untersucht werden, welche Ursachen für den wiederholten Ausfall dieses Wechselrichters verantwortlich sind, um eine dauerhafte Maßnahme für diese Störung zu finden. Insgesamt hat sich ergeben, dass die Überwachungsportale ohne Kommunikation unwirksam sein würden. Beide spielen die entscheidende Rolle für einen reibungslosen Betriebsablauf in Photovoltaik-Kraftwerken. Gute Planung, sorgfältige Überwachung und schnelle Fehlerbeseitigung erhöhen die Lebensdauer und den Ertrag von Photovoltaik-Kraftwerken. Folgende Möglichkeiten, die Gesamteffektivität eines Solarkraftwerkes zu steigern, bieten sich an. Das ist zum einen die gute Überwachung mit schneller Fehlerbehebung. Dies vermindert die Verluste und hilft sofort. Die andere deutlich langwierigere Möglichkeit ist es, die Forschung weiter zu intensivieren um noch leistungsfähigere Solarmodule, Wechselrichter mit noch besserem Wirkungsgrad und/oder bessere Steuerungen der Photovoltaikkraftwerke und ihrer Ausrichtung auf die Sonneneinstrahlung zu entwickeln. Diese Forschung ist für die Zukunft der Photovoltaik von erheblicher Bedeutung.