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, das 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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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 ...
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Der energieneutrale Pool als Ziel für dieses Jahr scheint realistisch. Mehrere Maßnahmen greifen gut ineinander und scheinen zumindest dieses Ziel ...
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Im Mai war das Wetter solartechnisch bescheiden (nur Wolken und Regen) und die Werte der Anlage so schlecht, das Theorie ...
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Solare Freiheit – Erstes Fazit

Nachdem die Solaranlage nun ein Monat gelaufen war, ist es Zeit für ein erstes Fazit. Schatten und Licht liegen nahe ...
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Solare Freiheit – Nächste Schritte

Da nun die Solaranlage läuft und Theorie und Praxis sich scheinbar bestätigen, stellt sich nun die Frage nach weiteren Schritten ...
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Solare Freiheit – Minikraftwerk am Carport

Der im letzten Jahr angeschaffte Rundpool hat sich in Bezug auf seinen Energiehunger als durchaus relevant bewiesen. Dieser Energiebedarf soll ...
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Solaranlage Retrofit – Höhere Sphären

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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Nachdem die Solaranlage nun ein Monat gelaufen war, ist es Zeit für ein erstes Fazit. Schatten und Licht liegen nahe beieinander und Lerneffekte sind auf jeden Fall klar vorhanden.

Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link– eigenes Projekt –

Situation:
Die Anlage besteht derzeit aus 2 gebrauchen 270Wp Solarmodulen (Monokristallin), senkrecht an der Carportwand mit nahezu perfekter Südausrichtung angebracht. Im Stromkreis befindet sich ein kleiner 2-Wege Energiezähler der auch die aktuelle Leistung der Anlage misst. Leider befindet sich immer noch kein Logger am RS-485 Interface, damit sind alle Messungen manuell und sporadisch.

Es wurden für einen Monat jeweils Abends der Zählerstand notiert. Ebenso am Smartmeter im Verteilerkasten der Zählerstand in Einspeiserichtung. Zwischendurch um die Mittagszeit (11-14 Uhr) sporadisch dazu die Leistungswerte an der Anlage.

Beobachtungen:
Die Anlage sollte in der Theorie ca. 346Wp liefern können. Bei den sporadischen Ablesungen war der höchste Wert bei 327W gelegen, damit bei 94% der berechneten Leistung. Natürlich ist das nur ein Indiz, aber so schlecht scheint die Theorie nicht zu sein.

In den ersten Aprilwochen hatten wir viel Sonne und niedrige Temperaturen, also gute Bedingungen für die Anlage. Später sind die Temperaturen erheblich angestiegen (Umgebung als auch Module). Dabei konnte schon klar beobachtet werden, das die Anlagenleistung im Vergleich, auch bei guter Sonne, nachlässt.
In absoluten Zahlen kann ich allerdings keine Aussage machen, da es hierfür zu wenige Messwerte gibt und auch andere Parameter (Bewölkung, Wind, Sonnenstand) sich zeitgleich geändert haben.

Es wurden in 30 Tagen etwas über 38 KWh erzeugt, mit Tageswerten von 0,4KWh (Regen und Wolken) bis zu 2,1 KWh (kühl, sonnig, keine Wolken). Der Mittelwert in der Zeit liegt bei 1,2 KWh /Tag. Damit liegt die Anlage derzeit etwa bei 80% der geschätzten Leistungsfähigkeit (Schätzung von meteoblue für eine Neuanlage mit gleichen Aufstellungswerten unter Berücksichtigung historischer Ertragsdaten). Der Einspeisezähler steht weiterhin bei 0, damit wurde alles selber verbraucht. Natürlich ist es klar, das die Ertragswerte nicht perfekt passen, eine kleine Analyse erscheint aber sinnvoll.

Die Einschätzung von meteoblue beinhaltet nicht das Modulalter, also fallen da schon mal ca. 5% weg.

Zum anderen hat sich herausgestellt, das ein Solarpanel mit dem geänderten Sonnenstand im Mai nun zeitweilig partiell verschattet wird. Das war im April nicht so, wird sich aber über die Zeit weiter verschlechtern. Damit ist das Panel wohl eher im den Winter besser geeignet, wird im Sommer aber nur Teilleistung liefern. Wieviel dies die Anlage derzeit beeinträchtigt, habe ich noch nicht ausgemessen, dürfte aber gerade am Vormittag deutlichen Einfluss haben.

Die Temperatur habe ich schon mal angemerkt. Mit den wärmeren, sonnenreichen Tagen wurde es hinter den Modulen schön warm. Die Hinterlüftung ist sicher schlechter als bei aufgeständerter Dachmontage, also gehen hier wohl auch wieder ein Paar % (erwartet) verloren.

Eine weitere Option für weniger Leistung ist die Straßenbaustelle, die beständig Dreck an den Modulen hinterlässt. Auch die zunehmende Belastung an Pollen verstärkt den Schmutzfilm. Obgleich nicht wirklich übel, ist der Dreck schon erkennbar und wirkt sich wohl auch im kleinen Maßstab aus. Wegen der Wandmontage wird der Schmutz auch nicht durch Regen so einfach abgewaschen. Das werde ich bei Gelegenheit (wenn ich wieder ein geeignetes Messmittel habe) genauer prüfen.

Optionen:
Da eine Änderung an den Aufstellbedingungen (z.B. Dachmontage mit Aufständerung) derzeit keine Option ist, stehen erst mal andere Schritte vorne an.

Es liegen ja noch 2 gleiche Module ungenutzt rum. Daher wird das aktuell verschattete Modul wohl mit einem zweiten in der gleichen Ausrichtung, aber ohne Verschattung, parallel geschaltet. Gemeinsam sollten sie dann deutlich besseren Ertrag bringen ohne besondere zusätzliche Kosten zu verursachen.
Da die Module derzeit deutlich unter Nennwert Leistung bringen, sollten alle Grenzwerte des Wechselrichters eingehalten werden (hier vor allen Imp).

Das andere Reservemodul wird an der Ostseite des Carports angebracht und an den anderen String des Wechselrichters parallel angeschlossen. Damit kann das Modul den Vormittag Leistung erbringen, bis es dann ab Mittag vom Modul an der Südseite abgelöst wird. Auch hier dürfte sich der Tagesertrag verbessern, Kosten entstehen wieder nur durch das erforderliche Solarkabel und die Adapterstecker.

Schön an der Lösung ist, das sie sich auch leicht zurückbauen lässt, die Kosten und der Aufwand minimal sind und die Module nicht mehr rumliegen und aufgeräumt sind. Da die Module in der Theorie und im Idealfall maximal 65% ihrer Nennleistung bringen, und das auch nur ohne Temperatureinfluss und Schmutz, sollte die Wechselrichtergrenze für Strom von 12A nicht verletzt werden. Falls die Anlage hier doch zu weit in den Grenzbereich kommt, ist ein Modul schnell wieder abgeklemmt.

Danach schaue ich mir die Entwicklung der nächsten Wochen weiter an und entscheide dann, ob und welche Anpassungen ich vornehme.

Fazit:
Natürlich ist es bei einer rein betriebswirtschaftlich betriebenen Anlage keine Option so vorzugehen. Durch den von vornherein ungünstigen Standort, dem Ansatz mit Gebrauchtmodulen zu arbeiten und den Anspruch hierbei auch zu lernen, wird das Projekt auch weiterhin nicht notwendigerweise in Richtung einer optimalen Anlage getrimmt. Hier gilt es eher, mit dem vorhandenen Material Erfahrungen zu sammeln und nur kleine Beträge darüber hinaus zu investieren.

Eine auf Rentabilität getrimmte Anlage würde von vornherein in Dachmontage und mit erheblich mehr installierter Leistung geplant, was derzeit aber nicht mein Fokus ist.

Überlegungen:
Es wurden in 30 Tagen etwas über 38 KWh erzeugt. Damit liegt die Anlage derzeit etwa bei 80% der geschätzten Leistungsfähigkeit. Natürlich ist es klar, das die Werte nicht perfekt passen, eine kleine Analyse erscheint aber sinnvoll.

Solarpower – Energie durch Winkel

Die letzten Monate waren geprägt durch das Sammeln von Erfahrungen. Nun sollte langsam Ruhe in dieses spezielle Projekt kommen, daher ...
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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 ...
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Nachdem die Anlage nun ein Paar Monate in verschiedenen Konstellationen gelaufen ist, zeigen die gewonnenen Erkenntnisse schon deutlich das weiterer ...
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Solare Freiheit – Nächste Schritte

Da nun die Solaranlage läuft und Theorie und Praxis sich scheinbar bestätigen, stellt sich nun die Frage nach weiteren Schritten. Hier ein Paar Ideen, welches Potiential noch in der Anlage steckt.

Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link– eigenes Projekt –

Im Artikel zum Thema Auslegung der Anlage findet sich die Aussage zu den von mir beeinflussbaren Freiheitsgraden der Anlage. Hier waren vor allen die Modulleistung, Ausrichtung, Alter und die Modultemperatur genannt.

Am Alter werde ich die nächste Zeit keine Änderungen vornehmen, da ich zum einen 4 Module diesen Typs habe (wovon gerade 2 in Nutzung sind) und eine Änderung einen Modultausch bedeutet. Damit wird die Gesamtleistung des System kontinuierlich weniger, im Vergleich aber überschaubar.

Für die nachfolgend genannten Optionen wird bei der Rentabilitätsberechnung ausgegangen von:
– Strompreis pro KWh 0,32€ inkl. Umsatzsteuer
– Theoretischen Jahresertrag von 535KWh im aktuellen Aufbau.

Option: Aufständerung
Die Ausrichtung ist hier schon eher ein Thema. Derzeit bin ich mit -30% Leistung zur Idealposition unterwegs. Bei einer Aufständerung gegen die Wand wären etwas über 20° zur Wand möglich (dann kommt der Zaun/Grundstücksgrenze), was auch ca. 20% Mehrleistung bedeuten würde. DIe Aufständerungen zum Kaufen kosten allerdings auch einiges (beginnend ab 30€ bis zu 50€ pro Modul). Im Vergleich zum Modulpreis (mit 85€) schon ein relevanter Anteil. Es würde sich auch die Hinterlüftung verbessern, die Zugänglichkeit allerdings deutlich verschlechtern. Die Reserven des Wechselrichters genügen hier locker (pro String max. 300W).
In der Theorie sollte sich der Ertrag um 20% verbessern, also ca. 107 KWh/Jahr. Das wären 23,24€ im Jahr mehr Ertrag , damit wäre die Investition im Idealfall in 3-4 Jahren wieder drin.

Option: Dachmontage
Grundsätzlich kann diese Option verglichen werden mit der Aufständerung gegen die Wand. Ertragsverbesserung kann evtl. noch etwas besser werden, allerdings werden die Kosten durch die notwendige Dachkonstruktion und zusätzliches Kabelmaterial auch höher sein. Die Zugänglichkeit wäre sogar noch schlechter als beim Aufständern gegen die Wand. Diese Option ist mir aktuell für die kleine Anlage derart unsympatisch (auch weil ich mich auf dem Dach nicht wohl fühle) das dies nur für eine größere, neue Anlage eine Option ist. In der Kalkulation erwarte ich wegen der Kosten eher eine schlechtere Rentabilität.

Option: Weiteres Modul
Durch die geringen Ertragswerte könnte der Wechselrichter ein weiteres Panel parallel verkraften. In dieser Schaltung wird die Spannung am String nicht geändert, der Strom aber (in etwa) verdoppelt. Die Carportwand bietet noch Platz für ein weiteres Panel in gleicher Ausrichtung und vergleichbaren Ertragswerten. Das Modul wäre bereits vorhanden, Invest wäre eine Kabelverlängerung zum Wechselrichter und Steckeradapter zum parallelen Verbinden (in Summe ~20€).
Der Wechselrichter kann mit den Erfahrungswerten bisher zumeist problemlos mit dem doppelten Stromniveau umgehen. Allerdings befinden wir uns bei richtig gut laufender Anlage dann auch im oberen Grenzbereich. Eine Kombination mit z.B. einer Aufständerung verbietet sich also für den String mit 2 Modulen. Der Vorteil dieser Lösung ist der geringe Aufwand bei sonst unveränderten Vor- und Nachteilen.
In der Theorie sollte sich der Ertrag um 50% verbessern, also um 267,5 KWh/Jahr. Das wären dann 85,60€ mehr Ertrag, bezahlt sich also schon im 1. Jahr.

Option: Aktive Kühlung / Hinterlüftung
Aktuell lässt sich schon ein EInfluss der Modultemperatur zur Modulleistung erkennen. Wie stark dieser wirklich ist, kann ich aber derzeit noch nicht sagen. In der Theorie kann ich von bis zu 15% ausgehen, Erfahrungswerte sind wohl bei 10% angesiedelt.
Hier würde sich ein größerer Modulabstand zur Wand anbieten, der z.B. mit einer entsprechende Holzkonstruktion recht leicht realisierbar wäre.
Technisch interessanter (aber vermutlich Blödsinn) wäre auch eine aktive Hinterlüftung per Lüfter an den Kabeldurchlässen vom inneren des Carports, alternativ eine Ansaugung nach innen. Alternativ wird in Solarforen über eine aktive Kühlung per Kühlschlauch an der Modulrückseite diskutiert. Auch gibt es hierfür sogenannte Hybrigmodule, die sowohl zur PV-Erzeugung als auch zur solaren Wärmegewinnung geeignet sind. Dies wäre aber wieder mit einem Modultausch verbunden, daher nur eine theoretische Option.
Derzeit kann ich den Nutzen nicht einschätzen. Potential wären dann weniger als 10-15% Verlust zur aktuellen Peak-Leistung. Solange ich hier keine besseren Daten habe, bleibt es eine Idee.

Option: Reflektionsblech unter den Modulen
Theoretisch könnte unter den Modulen noch ein waagrechtes Blech angebracht werden, quasi als Spiegel. Damit könnte der diffuse Anteil des Ertrags erhöht werden.
Für mich ist diese Option derzeit nicht einschätzbar. Vielleicht mache ich bei passender Gelegenheit hier mal einen Testaufbau zum Testen. Der Aufbau wäre weniger komplex als eine Aufständerung, vermutlich aber auch weniger effektiv. Wahrscheinlich würde dabei auch die Erwärmung der Module erhöht, was wieder schlecht wäre.

Fazit:
Sowohl Aufständern als auch ein drittes Modul erscheinen attraktive Lösungen. Da ich noch zwei weitere Solarmodule in Reserve habe und das Potiential ohne Austausch des Wechselrichters bei der Option mit einem weiteren Modul höher ist, gehe ich vorerst mal diesen Weg. Die anderen Optionen bleiben erst mal auf der Merkliste für spätere Aktionen.

Happy Sonnenfarming!

Überlegungen:
Die Solaranlage arbeitet gut und ich lerne viele Dinge praktisch kennen, die vorher nur theoretische Fakten waren. Es zeigt sich auch, das ich bis zum regulatorischen Limit von 600Wp doch einiges an Luft nach oben habe. Ich sollte also zumindest dahingehend die Optionen bewerten, um gewährte Freiheiten soweit wie möglich auszunutzen.

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