Solaranlage – das Erwachen der Macht

So langsam wacht die Natur wieder auf und auch die Sonne macht sich langsam wieder bemerkbar. Grund genug nach einigen trüben Monaten mal wieder auf die Solaranlage zu schauen.

Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: – eigenes Projekt –

Nachdem Ende September die Anlage mehr oder weniger in den Winterschlaf gefallen ist, kommen nun wieder sonnenreiche Tage auf. Der Sonnenstand ist nun auch wieder ausreichend hoch, dass die Anlage frühzeitig und beständig Sonne abbekommt. Auch ist die Einstrahlung wieder spürbar besser geworden, was sich sowohl im eigenen Befinden als auch in der Stromerzeugung merklich auswirkt.

Fazit 2020:
Das letzte Jahr (seit dem ersten Aufbau im April ’20) war gezeichnet durch Ausprobieren und Lernen. So ab August war auch ein leistungsfähiges Monitoring dabei, leider für manche Daten schon zu spät. Trotzdem hat sich für die eigenen Ansprüche ein ganz ordentlicher Aufbau ergeben, wenngleich natürlich auch viel Leistung nicht abgerufen werden konnte. Zum Ende hin konnte die Anlage praktisch mit Sonnenaufgang bis zum frühen Nachmittag gute Leistung bringen, dann auch noch ein wenig bis zum späten Abend auf niedrigerem Niveau. Das Ziel, eine zwar weniger optimale, dafür aber lange Versorgung auf (im Vergleich zu optimalen Aufstellungsbedingungen) niedrigeren Niveau konnte gut erreicht werden. Die Spitzenleistung von nur 600W (bei 1040WP Modulleistung) kann bei Sonne gut abgerufen werden und passt auch gut zur Grundlast von ca. 300W (nachts) bzw. 600W (unter Tags). Spitzen kann die Anlage nicht versorgen, dafür gibt es praktisch kaum Einspeisung ins Netz. Da die Anlage keine Vergütung erwirtschaftet, ist diese für mich auch wertfrei, bei zu hohen Werten sogar gefährlich (da der Netzbetreiber hier ungemütlich werden kann). In den Wintermonaten war die Anlage praktisch tot. Zum einen gab es kaum Sonne, zum anderen hat der niedrige Sonnenstand auch verhindert das die Module in Wandmontage überhaupt aus der Verschattung des Nachbarhauses rausgekommen sind. Selbst dann wären die Sonnenzeiten aber kaum relevant gewesen.
In Zahlen hat die Anlage 2020 324 KWh erzeugt, davon wurden 15,5 KWh eingespeist. Das ist an sich noch zu wenig, aber für die Rahmenbedingungen (Auf- und Umbauten sowie Schlechtwetterperioden) trotzdem Ok.

Stand und Ausblick 2021:
Unsere Grundlast hat sich wegen zusätzlichen Geräten und Pandemiebedingungen erhöht. Damit sollte sich der Eigenverbrauch auch verbessern, wobei dieser hier ohnehin nicht kritisch ist.
Da der Aufbau inzwischen final ist und neben wenigen kosmetischen Arbeiten auch nichts mehr geplant ist, sehe ich das Jahr als Referenz für die Ertragsfähigkeit.
Mit der letzten Woche im März ist die Anlage gut aktiv und bringt gerade sehr ordentliche Werte.
Der Ertragsspitzenwert wurde mit 3,8 KWh erreicht am 2.4.2021, der 7-Tage-Durchschnitt (29.3.-4.4.) beträgt 3,3 KWh/Tag. Dieses Jahr wurden bisher insgesamt 112 KWh erzeugt, davon alleine 47 KWh in den letzten 14 Tagen. Das entspricht in etwa den Erwartungswerten der Anlage für den Aufbau (Ausrichtung, Aufständerung und 600W-Limit durch Wechselrichter. Wenn das so weiter geht kann ich mich hier nicht mehr beklagen.

Ausbaumöglichkeiten:
Egal wie gut oder schlecht die Anlage arbeitet, es ist schon toll, wenn aus Sonne relevante Mengen an Strom erzeugt werden, gerade auch mit der schon recht kleinen Anlage. Wie schon im letzten Jahr abgeschätzt ist ein weiterer Ausbau der Grundlastversorgung nur sinnvoll, wenn damit die Grundlast über Nacht versorgt werden kann (da sonst nur Stromspitzen abgefangen werden können). Das bedingt aber eine ganz andere Architektur mit Speicher, und diese ist immer noch zu teuer um sich in vernünftiger Zeit zu amortisieren. Es wird wohl noch ein Paar (wenige) Jahre brauchen bis Stromspeicher hier kostengünstig genug geworden sind, aber dann wird wohl auch eine Ergänzung in diese Richtung angegangen. Aktuell rechne ich mit Amortisationszeiten von >15 Jahren, und das ist so nicht sinnvoll.

Softwareprobleme:
Da die einzelnen Datenlogger schon einige Monate Daten auf Halde klopfen, kann man erste Aussagen zur Langzeitproblemen machen. Neben ein Paar Bugs bzw. Verbesserungen im Startverhalten (z.B. bei Stromausfall) wurde der Datenbankzugriff auf den Loggern optimiert. Der Raspberry Zero im Schaltschrank hatte inzwischen Probleme seine Daten zeitnah in die SQLite-DB reinzukloppen. Da ein anderer Raspi per REST besagte Daten auch regelmäßig abfragt (zur Aggregation) ist es immer wieder zu Konflikten im Datenbankzugriff gekommen. Da die Software hier noch zu wenig fehlertolerant ist, sind immer wieder Werte nicht abgelegt worden. Das Problem hat sich in den letzten Wochen deutlich verschärft, so dass die Software nun zum einen ordentlich zwischen R/O Zugriffen und Schreibzugriff unterscheidet, zum anderen nun die Datenbank mit WAL (Write-Ahead-Log) arbeitet und damit auch am Zero keine Engpässe mehr hat. Als Produkt wäre das System immer noch zu einfach gestrickt, für mich im Hausgebrauch tut es aber erst mal wieder.

Formalien, …:
Solaranlagen bis 600W sind gemäß Gesetz zwar genehmigungsfrei, aber anmeldepflichtig (Stand 2020). Zum einen muss der zuständige Betreiber informiert werden, zum anderen hat man sich in das Marktstammregister entsprechend einzutragen. Wie oft in Deutschland sind diese Prozesse nicht unbedingt komfortabel und mit einigen Detailproblemen versehen. Meine Anmeldung ins Marktstammregister war z.B. lästig, aber überschaubar kompliziert. Daneben habe ich ein Meldeformular vom Betreiber als Fax an ein Kundenzentrum des lokalen Betreibers geschickt und war guter Dinge das damit alles passt.
Das Marktstammregister hat im Hintergrund ein Prüfungsticket an den Betreiber aufgemacht, der die Anlage entsprechend “genehmigen” muss. Primär braucht es das wohl für EEG-Anlagen, ist aber auch bei den Zwergenanlagen so hinterlegt. Im Januar 2021(!) hat mir besagtes Register mitgeteilt, dass mein Netzbetreiber sich hierfür nicht verantwortlich fühlt und ich eine Betreiberkorrektur vornehmen soll. Im Ticket steht dazu, dass die Anlage nicht beim Betreiber angemeldet und damit unbekannt ist. Falls doch, soll ich die Vorgangsnummer dazu angeben. Habe ich nicht, da ich nach dem Fax dazu nichts mehr gehört habe.
Lange Rede, gar kein Sinn, das Fax ging wohl an die (aus der Sicht des Betreibers) falsche Nummer (richtiger Betreiber, aber Verwaltung Kundenzentrum, nicht Kundenzentrum selbst) und wurde kommentarlos ignoriert. Das ganze also neu an eine andere Nummer (auf der gleichen Webseite als Unterpunkt gelistet) und ab da ging das alles dann voran. Zum einen zeitnah eine Bestätigung mit besagter Nummer, zum anderen ein bzw. mehrere Vor-Ort Termine zur Zählerstandsablesung (Wintereinbruch in Bayern). Danach noch etwas Detailklärung und nun ist die Anlage sogar konform angemeldet. Wie immer, wenn man es irgendwie geschafft hat ist es einfach, bis dahin wird man in Verwaltungsmühlen kleingerieben. Sollte ich das nochmal machen ist aber eh wieder alles anders, also unnützes Wissen. Ich kann jedenfalls gut verstehen, dass sich das viele Leute sparen und die Anlage “schwarz” betreiben. Der Sinn ist jedenfalls nicht erkennbar, und bis auf Verwaltungsaufwand bei allen Beteiligten bringt die Registrierung dieser Minianlagen auch keinem was. Ist halt Deutschland…

Fazit
So wie es aktuell läuft bin ich mit der Solaranlage zufrieden und finde es auch toll, dass zumindest für einen kleinen Anteil der eigene Strom eben nicht nur aus der Steckdose kommt. Die Anlage sollte in wenigen Jahren in die Gewinnzone kommen und ist damit sicher eines meiner besseren Projekte. Nicht zu vergessen, das mit den erhobenen Daten auch wieder einiges anzufangen ist.
Und das ganz ohne Cloud, Datenschutzproblemen und kostenpflichtigen Abos, man mag es nicht glauben!

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Nach den ereignisreichen Monaten bisher in 2020 stellt sich doch langsam heraus, dass es Herbst wird. Die Blätter werden bunter, das Wetter erheblich kühler bis schon ziemlich kalt, die Pandemie macht eine neue Runde und zwingt uns ins Haus, meine Haupttätigkeit als selbständiger Berater macht pandemiebedingt Pause und auch die Solaranlage zeigt wenig Leistungswillen. Das letztere natürlich aufgrund der inzwischen geringen Sonnenstunden, macht aber im Endeffekt keinen Unterschied. Nachdem inzwischen ein recht leistungsfähiges Monitoring läuft, kann ich das sogar ganz objektiv darstellen.

Zuerst mal die Leistungsdaten der Solaranlage selbst:

Man sieht noch gut die letzten (im Vergleich) sonnenreichen Tage im September und danach die für unser Umfeld typischen dunklen bzw. bewölkten Tage mit starken Nebeneinfluss. Leider müssen wir hier mit ausgeprägtem Nebel am Vormittag rechnen (wohl aufgrund der Nähe zu verschiedenen Flüssen) und danach auch dazu passender Bewölkung. Da tut sich die Sonne hart und schafft es auch an guten Tagen oft erst am späten Nachmittag mal durchzuspitzen. Da steht sie dann aber auch für die Anlage ungünstig, daher gibt es derzeit einfach kaum Leistung aus Sonnenstrom.

In der Konsequenz zeigt sich, dass die Anlage aktuell im Durchschnitt der letzten drei Wochen nur mehr ca. 760Wh pro Tag liefert, also erheblich weniger als noch im Monat davor (Spitzen bis 3KW am Tag). Natürlich kein Problem und auch nicht unerwartet, irgendwie macht es einen aber dann doch melancholisch wenn sich Technik und allgemeine Stimmung so anpassen.
Bei den wenigen Sonnenereignissen konnte ich auch schon feststellen, das mit den nun tiefen Sonnenstand die Module zumeist keine unverdeckte Sonneneinstrahlung sehen (außer um den späten Vormittag rum). Das wäre allerdings auch auf dem Carportdach nicht immer der Fall. Eigentlich kann ich das nur am Hausdach selber noch erreichen, schlicht weil es im Vergleich halt deutlich höher liegt, was ja auch eine Erkenntnis ist.

Die nächsten Monate bleiben hier weiterhin interessant, zumal ich ja immer noch meine ersten Erfahrungen sammle und damit fast jeden Tag neues lernen darf.
Und eine frühere Feststellung war ja schon, dass ohne Sonne halt nix geht.

Also gehabt Euch wohl und freut Euch über jedes bisschen Sonnenlicht!
Ich tue das bestimmt, sowohl wegen der Anlage als auch für die eigene Stimmung.

Nachtrag:
Leider scheint es im Winter mit Solarkraft generell nicht besonders gut zu klappen. Neben der baulichen Einschränkungen und der daraus folgenden Verschattungen sieht es auch mit Sonnenstunden generell mau aus. Ich bin zwar grundsätzlich weiter am überlegen, ob ich vielleicht eine zusätzliche Kleinstanlage dazu baue, allerdings dürfte der Winterertrag trotzdem auf niedrigen Niveau bleiben. Bei einem Kollegen sieht es trotz erheblich besserer Platzierung auch nicht viel besser aus.

Ein Blick auf die Sonnenstunden (Quelle: WetterOnline.de) der letzten 3 Monate zeigt das eigentliche Problem ganz gut:

Die Ertragsdaten der Solaranlage passen hier sehr gut dazu. Das nachfolgende Bild zeigt die Leistungsdaten/Stunde über den Zeitraum, nicht die aufsummierten Tageserträge! Es ist schön zu erkennen, das sich die Ertragsspitzen doch deutlich abgeschwächt haben. Neben den geringeren Sonnenstunden kann die Anlage mit den nun aufgetretenen Verschattungen durch den geringen Sonnenstand auch die vorhandenen nicht mehr so gut nutzen.

Hier nochmals die Leistungsdaten der letzten 4 Wochen. Hier allerdings die Erträge über den jeweiligen Tag aufsummiert. Man kann gut erkennen, das sich bei der Anlage nicht mehr viel tut, auch wenn sich mal ein Paar Sonnenstunden finden.

Ich denke das man ganz realistisch mit einer solchen Anlage primär den Sommer über Vorteile hat, im Winter aber nur noch wenig Nutzen daraus ziehen kann. Das korreliert auch mit den Erfahrungen anderer mit Solarthermie (aus nachvollziehbaren Gründen). Das ist kein Grund gegen eine solche Anlage, aber schon ein Faktor bei der Kalkulation oder Planung.

Solarpower – Energie durch Winkel

Die letzten Monate waren geprägt durch das Sammeln von Erfahrungen. Nun sollte langsam Ruhe in dieses spezielle Projekt kommen, daher geht es an den finalen Aufbau. Für die Leistungssteigerung war noch die Aufständerung der Südseite offen. Das ist nun erledigt, um zumindest noch etwas Sommersonne zu sammeln.

Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: – eigenes Projekt –

Umbauarbeiten:
Die Module auf der Südseite mussten wieder runter und sind nun auf einer Holzkonstruktion aufgeständert (das Holz war vorhanden aus der Terrassensanierung und erheblich günstiger als eine Aufständerung aus Metall). Dabei stehen nun die Module etwa 10 cm von der Wand weg und sind mit ca. 19° aufgeständert (Gartenzaungrenze ist erreicht und definiert den maximalen Winkel). Dadurch sehen die Module nun etwas früher Sonne (da der Schattenwurf des Carport-Überstands weniger lange die Süd-Module verdunkelt). Auch liegen die Module nun deutlich günstiger in der Sonne (in der Theorie mit bis zu 90° des max. Ertrags). Die Module auf der Ostseite sind unverändert mit ca. 10° geneigt. Ansonsten wurden nur die Kabel sauber (neu) verlegt, leider aber immer noch fliegend ohne korrekte Führung.

Anlagendaten:
Nachdem es nun eine vernünftige Datenerfassung gibt, kann ich wesentlich besser vergleichen.
Hier zwei “ideale” Verläufe im August (durchgehende Sonne), einmal ohne Aufständerung auf der Südseite und im Vergleich dazu wenige Tage später mit Aufständerung:

Prägnant ist, dass die Anlage nach vergleichbaren Startzeitpunkt am Morgen noch früher mit der Südseite einsteigt. Dabei durch die bessere Modulneigung auch mit ordentlich mehr Dampf, so dass über die Mittagsstunden bis zur Verschattung der Ostmodule der Wechselrichter an seine Grenzen kommt. In den Diagrammen oben sieht man das nicht, aber bei Wolken und entsprechenden zittrigeren Verläufen scheint es zwischendurch mehr Sonneneinstrahlung zu geben. Und dann liefern die Module mehr als der Wechselrichter kann. Der begrenzt dabei aber recht ordentlich die Ausgangsleistung (bei knapp über 600W) und bleibt so innerhalb seiner Spezifikationen, obgleich die Module nun zwischen 10 und 12 Uhr wohl mehr als 600W Modulleistung liefern, scheinbar aber nicht massiv zu viel. Eine Strommessung zeigt hier ca. 10A in Summe auf den beiden parallel geschalteten Modulen pro String (z.B. 6,3A Südseite und 3,7A Ostseite) bei Vmp=31,33V. Der Wechselrichter entwickelt hier aber keine besondere Hitze.
Ein sehr interessanter Aspekt ist, dass die Südmodule nun am Nachmittag mehr als 30% zusätzlich an Leistung bringen zur vorherigen Montageposition. Das ist deutlich mehr als die 20%, die durch die Neigung alleine maximal erwartet wurden. Neben den inzwischen besseren Sonnenstand im Allgemeinen und der Neigung der Module, wirkt sich wohl die bessere Hinterlüftung und der Abstand zur Wand mit dem nun geringeren Einfluss des Dachüberstands aus. Vielleicht haben Teile der Anlage nun auch einfach Angst nochmal umgebaut zu werden und zeigen nun etwas mehr Grundmotivation.
Das Leistungsmaximum hat sich von ca. 450W mittags auf wohl >600W verbessert, am frühen Nachmittag liefert die Anlage statt ca. 280W nun bis zu 400W. Die Anlage baut dann wie vorher bis ca. 20 Uhr mit dem Sonnenverlauf weiter ab, durchgehend aber auf höheren Ertragsniveau zu vorher.
Der Wechselrichter entwickelt bei den aktuellen Umgebungstemperaturen von 35°C und neuem Leistungsniveau auch mehr Temperatur, ist allerdings mit ~45°C auch nicht zu warm. Die Metallplatte nimmt nun auch mehr Wärme auf und hilft wohl bei der Kühlung.

Ertrag und Nutzung:
Die Anlage liefert nun endlich Leistung und lastet seine Bestandteile auch vernünftig aus. Die Verteilung des Ertrags über den Tag ist relativ gleichmäßig mit Spitzenwerten zwischen 10 und 12 Uhr. Bei guter Sonne liefert die Anlage nun aber auch am Nachmittag ordentliche Leistung ab bis spät in den Abend.
Der Eigenverbrauch scheint nun öfter mal überschritten, am Einspeisezähler wirkt es sich aber trotzdem nicht prägnant aus. Damit bin ich (durch die Zählersaldierung der Phasen) immer noch bei einer vernachlässigbaren Einspeiseleistung (derzeit 7 von 209 KWh) und damit einer praktisch vollständigen Eigennutzung. Bei Sonne liefert die Anlage vormittags und nachmittags gerne >400W. Sobald beide Seiten zusammen Sonne sehen, laufen wir im obersten Bereich bis knapp über 600W. Bei bedecktem Wetter sind immer noch >200W drin, bei Wolken und Schlechtwetter (je nachdem) auch noch um 40-100W. Mit den beiden Modulen auf der Ostseite waren vorher bei idealer Sonne einmal ein maximum von 3,2KWh am Tag erreichbar. Nun sehe ich hier knapp 4 KWh mit aktuellem Sonnenstand.

Fazit:
So wie die Anlage jetzt läuft, scheint dies unter den vorhandenen Rahmenbedingungen die optimale Ausrichtung für die sonnige Jahreshälfte zu sein, ohne die Vorteile in der dunklen Jahreszeit zu verlieren (wie bei einer Dachmontage auf dem Flachdach) und einen Krieg mit Nachbar oder Familie zu riskieren. Solange der Wechselrichter so klar kommt wird es wohl keine relevanten Umbauten mehr geben müssen. Eine senkrechte Montage an der Wand kann ich mit neuen, monokristallinen Modulen jedenfalls nicht empfehlen, da die dafür einfach zu teuer sind und die Leistungseinbußen zu hoch. Bei Gebrauchtmodulen kann man die Verluste natürlich einfacher ausgleichen, solange nur genug Fläche vorhanden ist. Dann wären aber polykristalline Module wohl immer noch die bessere Wahl. Da in den nächsten Monaten viele Anlagen aus der EEG-Förderung fallen, gehe ich weiter von verfügbaren Gebrauchtmodulen am Markt aus und kann den Aufbau einer Kleinstanlage eigentlich nur empfehlen. Zumindest wenn man in der Lage ist den Aufbau selber zu machen.

Weiterer Ausblick:
Interessant wird nun der Winter sein, sowohl in Bezug auf den dann überhaupt möglichen Ertrag, als auch auf die mögliche Verschattung durch das Nachbarhaus. Auch der kommende April in 2021 wird interessant, da der in diesem Jahr im Vergleich den besten Ertrag gebracht hat. Aber das ist dann Thema, wenn es hierzu konkrete Erkenntnisse gibt, nicht nur das Wissen zu Möglichkeiten. Die Kabel muss ich leider immer noch sauber verlegen, und auch ein Panel der Ostseite benötigt noch Montagewinkel damit es nicht direkt am Boden aufliegt, aber auch das bekomme ich sicher noch gebacken.

Überlegungen:
Die letzten Umbauten stehen an, wir sehen eine finale Konfiguration. Also auch ein Update in Artikelform.

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Nachdem die Solaranlage nun ein Monat gelaufen war, ist es Zeit für ein erstes Fazit. Schatten und Licht liegen nahe ...
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Houston – wir haben ein Bild

Das ewige An-die-Anlage-Latschen-um-Leistungsdaten-zu-bekommen ist mir nun endgültig zu blöd, zumal es bei >35° noch weniger Laune macht als sonst. Es ist also mehr als dringend geboten endlich die Daten vernünftig zu erfassen. Auch um zu verhindern, das ich mir doch noch das überteuerte Gateway vom Wechselrichterhersteller kaufe und alles in die Cloud schicke.

Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: – eigenes Projekt –

Situation:
Das hinterste Modul auf der Südseite ist auf die Ostseite umgezogen und unterstützt das schon vorhandene Testmodul in seiner Tätigkeit bis ca. Mittag. Zwar ist die Kabelage immer noch vorläufig, aber grundsätzlich vollständig.
Die beiden Südseite-Module sind noch nicht aufgeständert, auch weil es für derartige Arbeiten derzeit einfach zu heiß ist. Jeweils ein Modul auf der Ost- und Südseite sind parallel an einem String angeschlossen.

Elektronikumbau:
Am Wechselrichter bleibt bis auf die Beschaltung alles gleich. Der Sicherungskasten erfährt aber ein klares Upgrade. Neben dem Raspberry mit Hutschienengehäuse und einem entsprechenden 5V-Netzteil gibt es den RS-458- USB Adapter vom Versuchsaufbau. Leider hat sich ein anderer Kandidat als Reinfall erwiesen, daher bleibt es beim funktionierenden Testadapter. Überspannungsschutz und Sicherung kommen aus der “alten” Box. Der Schalter an der Frontseite wird durch eine Variante ersetzt, der Phase und Nullleiter unterbricht (bei guter Anlagenleistung haute der alte, der nur die Phase trennte, sonst den FI-Schutzschalter raus).

Software:
Hier gibt es einige Neuerungen. Aus dem vorhandenen Testskript in Python wurde ein Skript zur regelmäßigen Speicherung von Daten in eine SQLite-Datenbank. Erfasst werden Spannung, Strom und Leistung alle 15 Sekunden, die Zählerstände jede Stunde. Ein zweites Skript holt sich die Daten aus der Datenbank und visualisiert diese über Plotly Dash in verschiedenen Ansichten per internen Mini-Webserver. Beide Skripte sind in Python3 realisiert und als Services in Betriebssystem konfiguriert und starten damit automatisch.

Datenbank:
Durch die Verwendung der Datenbank bin ich nun flexibel in der Auswertung. Die Lösung erzeugt etwa 1/2 MB pro Tag an Daten und ist dabei mehr als ausreichend schnell. Mit dem vorhandenen Speicher kann ich sehr lange Daten anhäufen bis es eng wird. Auch sind kleinere Änderungen sehr schnell implementiert und auch die Verwendung in Excel ist mit Tools gar kein Problem. Lediglich die vergleichsweise häufige Nutzung der Speicherkarte könnte nochmal Ärger machen. Aber das lasse ich erst mal auf mich zukommen.

Entwicklungsumgebung:
Obgleich das natürlich auch einfach mit einem Editor wie z.B. Notepad++ klappt, arbeite ich lieber mit PyCharm. Die IDE erlaubt mir sehr viele Tätigkeiten viel komfortabler zu machen als mit (vielen) anderen Tools. Up-/ und Download von Dateien ist vollintegriert, das lokale Git-Repository ebenfalls.
Integriert ist der Interpreter mit Paketmanagement (auch Remote), ein Debugger, ein Tool für den Zugriff auf die Daten der Datenbank und manches mehr. Native Sprachunterstützung für Python zur Syntaxprüfung, Formatierung, Überarbeitung und Dokumentation sind natürlich auch dabei.

Anlagendaten:
Zuerst mal war es doch überraschend, wie gut sich der neue Aufbau (im August) macht. Die Anlage fängt früh (ca. 6:30) mit den beiden Ostmodulen an und verbessert sich über den Vormittag mit dem Sonnenstand. So etwa ab 9 Uhr bekommen die Module auf der Südseite auch das erste (indirekte) Licht und geben anteilig Leistung dazu. Das Ganze steigert sich bis etwa 11 Uhr, wenn die Ostmodule wohl am besten ausgerichtet sind und sie Südseite trotzdem schon Sonne schnuppert. Dann geht die Leistung wieder zurück bis etwa 12 Uhr, wenn die Ostmodule verschattet werden. Der Einbruch ist in den Diagrammen schön sichtbar, danach liefern die Südmodule mit Direkteinstrahlung und die Ostmodule nur noch indirekt dazu. Um etwa 13 Uhr zeigt sich ein weiterer Peak, wenn die Südmodule am besten stehen und danach geht es kontinuierlich bergab mit dem weiter wandernden Sonnenstand.
Könnte ich im Osten auch noch Module platzieren, könnte ich hier eine vergleichbare Lösung für die Nachmittags- und Abendsonne bekommen. Aber dann kann ich nicht mehr in den Carport fahren, und das wäre dann auch wieder doof.

Durch die Visualisierung kann ich nun sehr komfortabel in die Anlage “reinschauen” und sehe in einer bisher nie dagewesenen Granularität, was passiert. Es war z.B. sehr schön erkennbar als ein vergessener Gartenstuhl auf der Wiese am Morgen die Ostmodule teilweise beschattete. Auch sind Wolkenverschattungen sehr schön zu erkennen und natürlich auch andere Wettereinflüsse. Auch neue Rätsel finden sich nun, z.B. hat die Anlage beim Aufreißen der Wolken plötzlich die Maximalleistung des Wechselrichters erreicht und ein Paar Minuten gehalten. Da war wohl wirklich kurzzeitig überproportional viel Sonneneinstrahlung auf die Module geraten.

Ertrag und Nutzung:
Die Anlage liefert in Summe über den Tag weniger als eine auf Ertrag optimierte Dachanlage. Da ich aber keine Einspeisevergütung bekomme (und die Anlage auch zu klein dafür ist), liegt mein Szenario bei der Abdeckung der Grundlast. Aktuell benötige ich hier ca. 300- 400W kontinuierliche Leistung, und die kann die Anlage bis zum frühen Nachmittag bei entsprechendem Wetter liefern. Mit der noch offenen Aufständerung nach Süden sicher noch länger. Aktuell hat die Anlage 164 KWh erzeugt (alleine 18 davon in den letzten 6 Tagen), 3 KWh davon gingen in Summe ins Netz. Damit sollte die Dimensionierung eigentlich passen mit etwas Luft nach oben.

Fazit:
Nun macht das Ganze wieder mehr Spaß. Neben der Tatsache, das die Anlage immer besser arbeitet, speichert sie nun auch die wichtigsten Daten zur Analyse. Wenn mir wieder mal eine Frage im Kopf rumspukt, kann ich nun die Daten z.B. in Excel entsprechend aufarbeiten oder direkt in die Software eine entsprechende Visualisierung reinbauen. Jetzt fehlt nur noch das Aufständern im Süden und die saubere Verkabelung, dann sollte das Teil so passen.

Überlegungen:
Nachdem der Testaufbau zum Auslesen der Anlagendaten per RS-485 endlich funktioniert, geht es nun der Anlage an den Kragen.

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Nachdem die Anlage nun ein Paar Monate in verschiedenen Konstellationen gelaufen ist, zeigen die gewonnenen Erkenntnisse schon deutlich das weiterer Handlungsbedarf besteht. Damit steht nun eine Überarbeitung an. Vorgabe ist hierbei ein geringer Kostenaufwand und primär Überarbeitung mit Bestandskomponenten.

Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: – eigenes Projekt –

Situation:
Die drei in Südrichtung montierten Module hatten über die Zeit bisher Probleme die erwartete Leistung zu bringen. Schlechtes Wetter, Verschattungseffekte und deutlich bessere Erkenntnisse zum Einfluss des Sonnenstands auf die suboptimale Montage haben deutlich zu der Motivation zur Überarbeitung beigetragen.

Analyse:
Nach einigen Messungen mit einer gleichstromfähigen Strommesszange ist nun klar, dass verschattete Module nur ein Leistungsniveau von ca. 30-60W bringen (genau wie bei bedeckten Wetter). Also fast nur den diffusen Anteil.
Die senkrecht montierten Module in Südausrichtung kommen bei hohen Sonnenstand auch nur auf ca. 4A, damit 120W Leistung. In Summe bleibt damit die Anlage doch deutlich unter der erwarteten Leistung, zumal das Wetter im Besonderen im Mai/Juni auch nicht gerade solaranlagenfreundlich war. Lustigerweise scheint aktuell das Wetter bei uns dazu zu neigen, eher Vormittags Sonne zu liefern und ab Mittags wieder mit Wolken aufzuwarten (das eher nebenbei, kein Kriterium zur Planung).

Optionen:
Grundsätzlich besteht baulich die Option, bis zu 2 Module auf der Ostseite des Carports anzubringen. Der Vollständigkeit halber bietet sich auch das Carportdach an, das ein Flachdach mit ca. 15° Ostausrichtung bietet.
In Bezug auf die Module wäre auf der Südseite eine Aufständerung gegen die Wand von bis zu 20° möglich (dann komme ich an die Grundstücksgrenze), auf der Ostseite theoretisch auch mehr (max. 10° sind komfortabel, danach stehen die Module in die Wiese über) und am Dach natürlich (in der Theorie) alles.

Testaufbau Ostseite:
Das Szenario einer “Osterweiterung” der Anlage war ja schon gesetzt, daher ist die erforderliche Kabelage in Form von 2 Solarkabeln mit je 10m Länge inzwischen vorhanden. In einer ruhigen Stunde ist mal ein Modul provisorisch am Boden platziert und an einem String parallel angeschlossen worden. Ziel war es herauszufinden, welche Leistung das Modul mir einer geringen Neigung von 10° gegen der Senkrechten bringt und wie sich die Wechselrichterauslastung ändert (zumal sich hier in den nächsten Wochen das Zeitfenster für guten Ertrag schließt). Daher erst mal nur provisorisch hingeklatscht und gemessen.
Überraschenderweise fügt sich das Modul perfekt ein. Die geringe Neigung brachte an einem guten Juli-Tag schon mal 5,8A und damit 170W Leistung (im Vergleich zu ~4A am gleichen Tag die unverschatteten Südmodule). Auch bekommt das Modul schon früh Sonne ab bis Mittags und liefert danach immer noch Strom aus dem diffusen Lichtanteil zu. Damit arbeitet derzeit die Anlage ab 7 Uhr bis 15 Uhr mit direkter Sonneneinstrahlung und darüber hinaus mit diffusen Anteilen. Da sich die “aktiven” Module zeitlich entzerren, ist auch der Wechselrichter nicht gefährdet und kommt gut damit klar. Ohne sonstige Änderungen liefert die Anlage nun trotz noch hohen Sonnenstand schon bessere Werte als je zuvor und auch deutlich mehr Ertrag. Damit qualifiziert sich das ständig verschattete Modul am hinteren Carportende als Kandidat zum Umzug, zur Unterstützung der Ostseite und zur besseren Verteilung der Leistung über die Zeit. Die Grundlast am Morgen (durchlaufende Geräte im und am Haus und Poolpumpe) deckt die Anlage nun gut ab (ohne Büroarbeitsplätze, Küchengeräte,…), zumindest zeigt das Smartmeter im Hausverteiler nun öfters an, das ich ins öffentliche Netz einspeise. In der Summe vernachlässigbar (der Einspeisezähler steht immer noch bei 1KWh), aber ein gutes Indiz, das viel mehr Leistung an der Anlage diesen Anteil erhöht. Damit sind die max. 600W Leistung der Anlage ohne Speicher oder Verbrauchersteuerung schon richtig dimensioniert.

Szenarien und Bewertung:
So langsam muss ich mich für eine Zielkonfiguration entscheiden. Neben der Frage nach zusätzlichen Kosten ist es auch eine wichtige Frage, ob der Wechselrichter damit klar kommt oder überlastet wird.
Rahmenbedingungen zur Bewertung sind:
– Dachmontage ohne Aufständerung kostet ab 35€ pro Modul.
– Dachmontage mit Aufständerung kostet nicht erheblich mehr, ist aber optisch störend (der Ausblick aus unseren Fenstern würde die Module von hinten zeigen) und seitens der Familie und auch mir nicht akzeptabel.
– Wandmontage mit Aufständerung nach Süden ist bis zu 20° möglich (und mit einer Holzkonstruktion und Scharnierelementen auch günstig realisierbar).
– Wandmontage mit Aufständerung nach Osten ist bis zu 20° realistisch möglich (und mit einer Holzkonstruktion und Scharnierelementen auch günstig realisierbar), bis 10° auch ohne Akzeptanzprobleme möglich.
– Der Bestandswechselrichter hat nur 2 Eingänge, mit jeweils max. 12A Eingangsstrom und 300W Grenzleistung. Ein äquivalentes Gerät mit 4 Strings würde etwa 320€ kosten, ein zweiter (baugleicher) etwa 200€.
– Tool zur Ertragsabschätzung PVGIS (derzeit die Datenbasis für alle Szenarien und auch Benchmark für die Anlage).

o Szenario 4 Module flach aufs Dach:
Alle 4 Module aufs Dach flach aufgebracht (Aufständern auf dem Dach ist per se ausgeschlossen) sollte etwa 971KWh Jahresertrag bringen.
Hier würden alle Module eine gleiche Ertragskurve über den Tag liefern und zeitgleich die Spitzenleistung einbringen. In der Theorie liefern die Module bis zu 8,62A (Imp). Mit nur zwei Strings müssten zwei Module parallel arbeiten. In der Spitze wären also bis zu 17,2A pro String möglich und das Limit von 12A pro String erheblich überschreiten. Auch wären dann ~540Wp Generatorleistung pro String mit maximal 300W verbaut. In der Konsequenz benötigt dieses Szenario also einen neuen Wechselrichter mit entsprechender Auslegung. Mit Aufständerung und Kabel also mindestens 350€ Mehrkosten. Da ich dann bis zu 1000W Generatorleistung bekommen könnte, dürfte der Eigenverbrauchsanteil absinken. Einspeisen gegen Vergütung lohnt sich hier nicht (dafür ist die Anlage wieder zu klein). Und auch die 600Wp-Grenze für Kleinstsolaranlagen wäre durchbrochen (damit müsste der elektrische Anschluss anders (zentral) realisiert werden).

o Szenario 1-2 Module flach aufs Dach, die anderen aufgeständert (20°) auf Südseite:
Hier bewegt sich der Jahresertrag im Bereich von 983 bis zu 1006 KWh (je nach Konfiguration). Die Ertragsseite wäre sogar noch besser als bei einer reinen Dachmontage. Allerdings hätte ich dasselbe Problem mit dem Wechselrichter, also ohne Ersatz nicht umsetzbar.

o Szenario 2 Module Süd, 2 Module Ost, jeweils aufgeständert (2+2 Wand):
Je nachdem wie stark aufgeständert wird (10 oder 20°), kommen hier zwischen 882 und 949KWh raus. Baulich wäre dieses Szenario leicht umzusetzen, bis auf die Kabelage zur Ostseite könnte wegen der verschobenen Ertragskennlinie auch mit dem gleichen Wechselrichter weiter gearbeitet werden (jeweils ein Modul auf Ost- und Südseite parallel). Die Südseite ist mit 20° gut umsetzbar, an der Ostseite könnte es zu Akzeptanzproblemen kommen da die Module in den Rasenbereich stehen würden.

Sehr überraschend fand ich, das ein Modul auf einem nach Osten ausgerichteten Flachdach tatsächlich weniger Ertrag bringen soll als ein Modul mit nach Süden ausgerichteter Wandmontage und 20° Aufständerung. Das gilt natürlich nur ohne Verschattungen und sagt auch nichts aus, wie es nun konkret bei meinem Aufbau aussieht.

Fazit:
Alle Szenarien würden das Problem der Verschattung am hinteren Modul lösen. Das Modul ist dort schlichtweg falsch positioniert und muss woanders hin. Durch die Aufständerung würde sich ein Einfluss durch die Erwärmung der Solarmodule verringern. Der Leistungsgewinn des vierten Moduls an der Ostseite war schon sehr imposant und zeigt das Potential der zweiten Seite und einer Aufständerung. Dies insbesondere, da durch die zeitliche Entzerrung der Leistungskurven die Ost- und Südmodule parallel am gleichen String betrieben werden können. Für meine Anlage werde ich mich in Richtung 2+2 Wand orientieren und (sofern ich dazu Zeit finde) schon mal den Umbau anfangen. Offen ist ja immer noch die Frage der Verschattung in den Wintermonaten. Diese sehe ich aber weniger kritisch, da der Ertrag in dieser Zeit ohnehin sehr niedrig ist und Dachmontage schon wegen der Dachmontagematerialien für diese Anlage zu teuer wird. Auch eine Erweiterung mit anderen oder zusätzlichen Wechselrichter wird vermutlich nicht zeitnah rentabel, da der Eigenverbrauchsanteil schon jetzt nahezu abgedeckt erscheint und mit der Umbau ohnehin noch zusätzliche Abdeckung liefert. Zusätzliche Leistung deckt dann Peak-Szenarien besser ab, bringt dann aber dazwischen keine Kostenersparnis bzw. keinen Gewinn mehr (ohne Einspeisevergütung). Die Aufständerung kann ich mit dem geplanten Aufbau mit Holzkonstruktion leicht anpassen, daher kann ich mich hier noch spielen.

Der einzige aktuelle Anwendungsfall für eine Ergänzung wäre eine Anlage mit Schwerpunkt auf schlechtes Wetter bzw. diffuse Solarleistung. Aber hier dürfte sich die Rentabilität noch schlechter darstellen. Theoretisch wären noch 2 Module in Westrichtung als Ergänzung eine Option, die aber baulich kaum umsetzbar ist.

Vermutlich wird das Dach irgendwann mal ausgerüstet, wenn preiswertere Energiespeicher für Privathaushalte verfügbar werden oder andere Verbrauchsszenarien dazu kommen, z.B. das Laden eines E-Autos.

Überlegungen:
Die Montage des vierten Moduls und die Neupositionierung der bereits montierten Module stehen noch aus.
Die einzelnen Möglichkeiten sind soweit klar erkennbar. Leistungstuning auf Basis einer guten Ausgangsbasis steht an, doch wohin soll die Reise gehen?

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