Ratgeber
Erneuerbare Energien werden immer wichtiger. Für eine nachhaltige Energieversorgung setzen viele Menschen auf Photovoltaik-Anlagen. Die Solarmodule zieren nicht nur eine wachsende Anzahl von Dächern von Eigenheimen und Firmengebäuden, sondern sind auch auf landwirtschaftlichen Flächen zu finden, wo sie beispielsweise auf Bauernhöfen und anderen großen Grundstücken eingesetzt werden. Vor allem ertragsarme Bodenbereiche können so perfekt genutzt werden. Doch wie effektiv die PV-Anlagen sind, hängt von vielen Faktoren ab, weshalb es neben allem theoretischen Wissen um die ideale Ausrichtung ratsam ist, Messgeräte zur Überprüfung der solaren Stromgewinnung einzusetzen.
Was Sie über die Geräte zur Prüfung wissen sollten, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Um die Einstrahlung der Sonne als regenerative Energie optimal zu nutzen, müssen leistungsstarke PV-Systeme aufgebaut werden.
Die Leistung der PV-Module hängt von ihren Komponenten und von der Ausrichtung am Einsatzort ab. Um zu überprüfen, ob eine ausreichende Menge Strom gewonnen wird, gibt es spezielle Messgeräte.
Solar- & Photovoltaik-Messgeräte gehören damit als Untergruppe zu den Strahlungsmessgeräten.
Praktisch sind Modelle, die als Handgeräte konzipiert sind und somit von Privatpersonen oder Solaringenieuren jederzeit zu Baustellen mitgenommen werden können. Vor Ort geben die Geräte Auskunft zu zwei zentralen Aspekten:
- Sie prüfen vor der Inbetriebnahme von Photovoltaik-Systemen, ob der geplante Einsatzort optimal ist.
- Sie dienen bei Wiederholungsprüfungen zur Leistungsbeurteilung einer Photovoltaikanlage.
Warum sind Wiederholungsprüfungen überhaupt notwendig?
Man könnte vermuten, dass eine einmalige Messung vor dem Aufbau von PV-Modulen genügt, um die Eignung des Standortes zu beurteilen. Fakt ist jedoch, dass sich im Laufe der Zeit die Bedingungen am Ort verändern und die PV-Module durch Alterung an Leistung verlieren können. Die regelmäßige Kontrolle dient daher der Wartung.
Was ist APV?
Die sogenannte Agrophotovoltaik kombiniert landwirtschaftliche Zwecke mit der Solarstromproduktion. Statt eine Anbaufläche zu einhundert Prozent für Getreide zu nutzen, steigert eine Doppelnutzung die Effizienz. Jetzt stehen Getreidepflanzen neben und teils unter Solarmodulen und beide nutzen den Platz gemeinsam.
Die Geräte verfügen über einen Sensor, um die Sonneneinstrahlung zu bewerten. Genutzt wird eine integrierte monokristalline Silizium-Solarzelle. Solarzellen sind auch die Basis der PV-Anlagen, doch im Messgerät wird keine Energie gewonnen, sondern die potenzielle Energiegewinnung über eine Simulation errechnet. Die registrierte UV-Strahlung wird dafür von einem Prozessor im Messgerät zur Auswertung herangezogen. Die notwendige Stromversorgung für die Messvorgänge liefern austauschbare Batterien im Handgerät.
Im Inneren der Solarmessgeräte befindet sich ein Speicher, der die Daten vermerkt und über eine LCD-Anzeige ausgibt. Je nach Gerätetyp können tausende Messwerte vermerkt und dank Datenlogger in einem bestimmten Rhythmus erhoben werden. Das ist für die Langzeitmessung von Bedeutung.
Häufig besteht auch die Möglichkeit, die digitalen Informationen über Schnittstellen zur Auswertung an Computer weiterzugeben. Die Speicherung ist sinnvoll, wenn Vergleichsmessungen durchgeführt werden sollen. Im Regelfall ist eine RS232-Schnittstelle vorgesehen.
Die wichtigste Kennzahl ist die Leistung [P]. Die physikalische Einheit wird bei diesem Anwendungsfall in Watt (W) angegeben und bezieht sich auf eine Fläche, oft Quadratmeter (m²). Die Ausgabe auf dem digitalen Display ist daher: Zahl W/m².
Eine weitere wichtige Ausgabe ist die I-U-Kennlinie. I steht für den Zellstrom und U für die Zellspannung. Die Strom-Spannungs-Kennlinie stellt das Verhältnis beider in einem Koordinatensystem dar und erzeugt so eine Kennlinie. Je nach Sonneneinstrahlung verändert sich das Verhältnis zwischen Strom und Spannung und das Wissen um den idealen Wert ist zentral für den perfekten Einsatzort einer Photovoltaikanlage. Wird der Idealwert im Messbereich gefunden, zeigt ihn das Gerät als Maximum Power Point (MPP) an. Diesen MMP benötigt der Wechselrichter, um den Lastwiderstand anzupassen.
Für den optimalen Einsatz der Geräte gibt es verschiedene Zubehörteile. Sollen komplexe Daten wie spezifische Simulationen zu Veränderungen der Spannung, des Stroms oder der Temperatur und Leistung erhoben werden?
Hierfür genügen reine Photovoltaik-Messgeräte nicht. Sie können aber in Kombination mit einem Multimeter betrieben werden. So werden beispielsweise auch AC- und DC-Messungen möglich.
Was bedeuten DC und AC?
In einem Stromkreis kann der Strom auf zwei Arten fließen: Als Gleichstrom bewegt sich der Fluss nur in eine Richtung. International spricht man von Direct Current, kurz DC. Die andere Möglichkeit ist ein Stromfluss, der periodisch die Richtung wechselt. Die Bezeichnung hierfür ist Wechselstrom, oder international Alternating Current, kurz AC.
Während die grundlegende Übertragungs- und Auswertungssoftware von Herstellern oft als Teil des Lieferumfangs bereitgestellt wird, gibt es erweiterte Profi-Software. Sie dient etwa zum Management von Prüfberichten und beinhaltet Elemente wie eine PV-Moduldatenbank.
Da als serielle Schnittstelle oft RS-232 vorgesehen ist, benötigen Sie zum Anschluss an USB-Schnittstellen am PC einen Adapter RS232-USB. Andere ergänzende Adapter sind zum Beispiel AC/DC-Stromzangen-Adapter. So können DC-Betriebsstrommessungen und AC-Strommessung vorgenommen werden.
Darüber hinaus gibt es pragmatisches Zubehör wie verschiedene Stative für mehr Komfort bei Langzeitmessungen und PV-Umhängetaschen, um die Geräte zu Messungen an verschiedenen Orten sicher zu transportieren.
Profibedarf
Abseits der handlichen Geräte gibt es Equipment für Leistungs- und Ertragsanalysen, wie etwa das Solar I-V oder das Solar300N. Diese Messgeräte punkten mit einem deutlich erweiterten Funktionsumfang, wie vor allem Solaringenieure ihn benötigen: etwa Leistungsanalysen in AC und DC.