US20140266289A1 | 2014-09-18 | |||
US20090066357A1 | 2009-03-12 |
Patentansprüche 1. Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage (1) mit mehreren Photovoltaikeinrichtungen (12, 22, 32), welche jeweils ein Photovoltaikmodul (13, 23, 33) und eine zugeordnete Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) umfassen, und einer Speichervorrichtung (8), mit den Schritten: für jede Photovoltaikeinrichtung (12, 22, 32), Erfassen (S10) von Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) des Photovoltaikmoduls (13, 23, 33) mit Hilfe der zugeordneten Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35); Koppeln (S20) der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) an ein Kommunikationsnetzwerk (7); Übertragen (S30) der Betriebszustandsdaten (BZDi3, BZÜ23, BZD33) von der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) über das Kommunikationsnetzwerk (7) an eine Speichervorrichtung (8); Einspeisen (S40) von durch das jeweilige Photovoltaikmodul (13, 23, 33) erzeugter elektrischer Energie über die zugeordnete Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) in ein Stromversorgungsnetz (9). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Photovoltaikmodul (13, 23, 33) eine abge¬ schlossene strukturelle Einheit mit mehreren Solarzellen (14, 24, 34) ist. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsdaten (BZDi3, BZÜ23, BZD33) eines Photovoltaikmoduls (13, 23, 33) eine Spannung, Stromstärke, Leistungsabgabe, Temperatur, eine geometrische Ausrichtung, einen Aufstellungsort, eine Betriebsstundenzahl, eine Geräte- Identifikationsnummer, einen Herstellercode und/oder einen Modellcode umfassen. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 2 b dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragen der Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) von der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) an die Speichervorrichtung (8) über WLAN, GSM, GPRS, CDMA, UMTS, LTE, Bluetooth, Ethernet, PowerLAN, CAN-Bus, ZigBee, Z-Wave, I2C-Bus, eine serielle Verbindung, eine Infrarotverbindung, eine satellitengestützte Verbindung und/oder eine optische Freiraumdatenübertragung erfolgt . 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner gekennzeichnet durch Auswerten der übertragenen Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) in einer mit der Speichervorrichtung (8) gekop¬ pelten Auswerteeinrichtung (10). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch Auswerten der erfassten Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) in einer jeweiligen Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35), wobei das Übertragen (S30) der Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) von der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) über das Kommunikationsnetzwerk (7) an die Speichervorrichtung (8) das Übertragen der ausgewerteten Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) umfasst. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten der übertragenen Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) ein Vergleichen von Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) verschiedener Photovoltaikmodule (13, 23, 33) umfasst. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten umfasst: Bestimmen eines Leistungsindikators für mindestens ein Photovoltaikmodul (13, 23, 33) als Funktion der übertragenen Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) des mindestens ei¬ nen Photovoltaikmoduls (13, 23, 33) und Speichern des bestimmten Leistungsindikators in der Spei¬ chervorrichtung (8) . 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner gekennzeichnet durch Ändern eines Betriebszustands eines Photovoltaikmoduls (13, 23, 33) in Abhängigkeit des Auswertens der Betriebszu- Standsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) eines oder mehrerer Photovoltaikmodule (13, 23, 33). 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (S10) der Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) des Photovoltaikmoduls (13, 23, 33) und/oder das Übertragen (S30) der Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) des Photovoltaikmoduls (13, 23, 33) von der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) an die Speichervorrich- tung (8) zu vorgegebenen Zeitpunkten erfolgt und/oder dass das Übertragen (S30) der Betriebszustandsdaten ausschließlich unidirektional von der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) über das Kommunikationsnetzwerk (7) an die Speichervorrichtung (8) erfolgt. 11. Photovoltaikanlage (1) mit: mehreren Photovoltaikeinrichtungen (12, 22, 32), welche jeweils ein Photovoltaikmodul (13, 23, 33), eine zugeordnete Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) und eine Kopplungsein- richtung (16, 26, 36) zum kommunikativen Koppeln der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) an ein Kommunikationsnetzwerk (7) umfasst; und einer an das Kommunikationsnetzwerk (7) koppelbaren Speichervorrichtung (8); wobei eine jeweilige Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) eingerichtet ist, Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) des Photovoltaikmoduls (13, 23, 33) mit Hilfe der Kopplungseinrichtung (16, 26, 36) über das Kommunikations- netzwerk (7) an die Speichervorrichtung (8) zu übermitteln und durch das Photovoltaikmodul (13, 23, 33) erzeugte elekt¬ rische Energie in ein Stromversorgungsnetz (9) einzuspeisen. 12. Photovoltaikanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) ei¬ ne Steuereinrichtung (17) aufweist, welche die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 veran- lasst. 13. Photovoltaikanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaikanlage (1) eine Auswerteeinrichtung (10) umfasst, die zum Auswerten der an die Speichervorrichtung (8) übertragenen Betriebszustandsdaten ( B Z D13 , B Z D23 , B Z D33 ) einge¬ richtet ist. 14. Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (8) mehrere räumlich verteilte Speichereinrichtungen (81, 82, 83) umfasst, die ein cloudbasiertes Speicherverfahren implementieren. 15. Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage (6), umfassend : Bereitstellen (S100) mehrerer Gruppen (3, 4, 5) von Photovoltaikmodulen (113, 123, 133), Erfassen (S110) von Betriebszustandsdaten ( B Z D13 , B Z D23 , BZ D33 ) von Photovoltaikmodulen (13, 23, 33) nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10; Auswählen (S120) mehrerer Photovoltaikmodule (113, 123, 133) aus mindestens einer der mehreren Gruppen (3, 4, 5) in Abhängigkeit von den erfassten Betriebszustandsdaten ( B Z D13 , BZD23, B Z D33 ) ; Anordnen (S130) der ausgewählten mehreren Photovoltaikmodule (113, 123, 133) und jeweiliger zugeordne¬ ter Mikroinvertereinrichtungen (115, 125, 135) in Abhängig- keit von den erfassten Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33); und Verbinden (S140) der Mikroinvertereinrichtungen (115, 125, 135) mit einem Stromversorgungsnetz (9). |
Photovoltaikanlage und Herstellungsverfahren dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrei ¬ ben einer Photovoltaikanlage, eine Photovoltaikanlage und ein Herstellungsverfahren für eine Photovoltaikanlage.
Photovoltaik hat einen immer wichtigeren Anteil an der Versorgung mit elektrischer Energie. Bekannt sind
Photovoltaikanlagen, die mehrere Photovoltaikmodule aufwei- sen, die bei Sonneneinstrahlung elektrische Energie erzeugen. Es werden dabei sogenannte Mikroinverter eingesetzt, die er ¬ zeugte Gleichspannung in Wechselstrom zur Einspeisung in ein Stromnetz umwandeln. Es ist wünschenswert, einfach aufzubauende
Photovoltaikanlagen zu schaffen, welche zuverlässig arbeiten. Ferner sind meist geringe Herstellungskosten gewünscht.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, verbesserte Verfahren zum Betreiben und Herstellen von Photovoltaikanlagen bereitzustellen.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer
Photovoltaikanlage mit mehreren Photovoltaikeinrichtungen, welche jeweils ein Photovoltaikmodul und eine zugeordnete
Mikroinvertereinrichtung umfassen, und einer Speichervorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren weist insbesondere folgen ¬ de Schritte auf:
Erfassen von Betriebszustandsdaten für jede
Photovoltaikeinrichtung des Photovoltaikmoduls , insbesondere des Photovoltaikmoduls der Photovoltaikeinrichtung der
Photovoltaikanlage, mithilfe der zugeordneten
Mikroinvertereinrichtung; Koppeln der Mikroinvertereinrichtung an ein Kommunikationsnetzwerk;
Übertragen der Betriebszustandsdaten von der
Mikroinvertereinrichtung über das Kommunikationsnetzwerk an eine Speichervorrichtung und
Einspeisen von durch das jeweilige Photovoltaikmodul er ¬ zeugter elektrischer Energie über die zugeordnete
Mikroinvertereinrichtung in ein Stromversorgungsnetz. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden insbesondere bekannte Mikroinvertereinrichtungen derart weitergebildet, dass ei ¬ nerseits eine Einspeisung von Energie in ein Versorgungsnetz erfolgt und andererseits im Rahmen der Stromwechselrichtung erhältliche Betriebszustandsdaten in dem Kommunikationsnetz- werk bereitgestellt werden. Vorteilhaft können die gesammel ¬ ten Betriebszustandsdaten verschiedener Photovoltaikmodule, die unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wie Temperatur, Sonnenstand etc. oder Betriebsumgebungen, wie deren Positionierung auf einem Dach oder im freiem Feld, unterliegen, mit Hilfe der Speichervorrichtung gesammelt und zur Auswertung bereitgestellt werden. Aus den gesammelten Daten lassen sich wiederum geeignete Betriebsmodi der Photovoltaikeinrichtungen erstellen oder auch die Auswahl von Photovoltaikmodulen bei der Herstellung neuer Photovoltaikanlagen vereinfachen.
Die Photovoltaikeinrichtungen können räumlich benachbart angeordnet oder räumlich beliebig verteilt sein. Beispielsweise kann die Photovoltaikanlage mehrere Photovoltaikeinrichtungen an verschiedenen Aufstellungsorten in einer oder mehreren Städten in einem oder mehreren Ländern umfassen.
Ein jeweiliges Photovoltaikmodul erzeugt elektrische Energie aus Sonnenlicht. Eine zugeordnete Mikroinvertereinrichtung erhält die erzeugte Energie zum Beispiel als Gleichstrom und wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um.
Die zugeordnete Mikroinvertereinrichtung kann außerdem eine Messeinrichtung zum Erfassen von Betriebszustandsdaten des jeweiligen Photovoltaikmoduls aufweisen. Die Betriebszu- standsdaten können Messdaten umfassen, die mit Sensoren er- fasst werden und den Betrieb des jeweiligen
Photovoltaikmoduls und/oder Umgebungsparameter beschreiben, und/oder kennzeichnende Daten, die das jeweilige
Photovoltaikmodul beschreiben. Die Messeinrichtung kann mit einem oder mehreren Sensoren zum Messen der Messdaten gekoppelt sein. Eine jeweilige Mikroinvertereinrichtung kann eine Kopplungs ¬ einrichtung aufweisen. Die Kopplungseinrichtung kann beispielsweise per mobilem Datenfunk eine direkte Verbindung mit dem Kommunikationsnetzwerk herstellen. Alternativ hierzu kann die Kopplungseinrichtung über eine drahtlose oder drahtgebun- dene Übertragungsstrecke, wie eine WLAN-Verbindung, eine
Ethernet-Verbindung oder eine serielle Verbindung, eine Verbindung mit einer Relaisstation, wie einem Access Point oder Router, herstellen, die ihrerseits mit dem Kommunikations ¬ netzwerk verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Übertragen der Be- triebszustandsdaten von der Mikroinvertereinrichtung an die Speichervorrichtung über WLAN, GSM, GPRS, CDMA, UMTS, LTE, Bluetooth, Ethernet, PowerLAN, CAN-Bus, ZigBee, Z-Wave, I 2 C- Bus, eine serielle Verbindung, eine Infrarotverbindung, eine satellitengestützte Verbindung und/oder eine optische Frei ¬ raumdatenübertragung .
Als Übertragungsprotokoll kann jedes geeignete Protokoll, wie TCP/IP, MQTT, HTTP, FTP oder ein beliebiges proprietäres Pro ¬ tokoll, benutzt werden.
Das Kommunikationsnetzwerk kann ein beliebiges Netzwerk sein, das zur Übertragung von Daten wie Betriebszustandsdaten ge- eignet ist. Insbesondere kann es sich bei dem Kommunikations ¬ netzwerk um ein öffentliches Netzwerk, wie beispielsweise das Internet, handeln. Vorzugsweise werden die Betriebszustandsdaten verschlüsselt an die Speichervorrichtung übertragen. In Ausführungsformen sind die Kopplungseinrichtungen und die Speichervorrichtung Teil eines virtuellen privaten Netzes (VPN) . Dadurch wird ei- ne hohe Datensicherheit gewährleistet.
Die Speichereinrichtung kann entfernt von den
Photovoltaikeinrichtungen angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich um eine programmgesteuerte Einrichtung handeln, die eine Datenbanksoftware mit einer Netzwerkschnittstelle ausführt. Insbesondere kann es sich bei der Speichervorrichtung um einen Cloud-Speicher handeln, der über verschiedene Orte verteilte programmgesteuerte Speichereinrichtungen um- fasst, die ein cloudbasiertes Speicherverfahren implementie- ren.
Indem die Mikroinvertereinrichtungen benutzt werden, um Betriebszustandsdaten zu erfassen und an die Speichervorrichtung zu übertragen, können Daten, die den Betrieb einer
Photovoltaikanlage beschreiben, die gegebenenfalls weiträumig verteilt sein kann, feingranular auf Ebene einzelner
Photovoltaikmodule der Photovoltaikanlage erfasst werden. Es sind keine schwierigen manuellen Eingriffe, wie Einzelmessungen an einzelnen Modulen oder optische Thermo-Analysen, not- wendig. Die erfassten und zentral gespeicherten Betriebszu ¬ standsdaten können zum Optimieren des Betriebs der
Photovoltaikanlage und/oder zum Herstellen einer verbesserten Photovoltaikanlage benutzt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist ein jedes Photovoltaikmodul eine abgeschlossene strukturelle Einheit mit mehreren Solar ¬ zellen .
Insbesondere ist ein Photovoltaikmodul die kleinste paketier- te Einheit, in der Solarzellen von Anlagenbauern und Endabnehmern käuflich erworben werden können. Man kann sagen, dass ein Photovoltaikmodul die kleinste austauschbare Einheit in einer Photovoltaikanlage darstellt. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Betriebszustandsdaten eines Photovoltaikmoduls eine Spannung, Stromstärke, Leistungsabgabe, Temperatur, eine geometrische Ausrichtung, einen Aufstellungsort, eine Betriebsstundenzahl, eine Geräte ¬ identifikationsnummer, einen Herstellercode und/oder einen Modellcode .
Bei den jeweiligen Betriebszustandsdaten kann es sich um mo- mentane, durchschnittliche, also über einen vorgegebenen
Zeitraum gesammelte Betriebszustandsdaten, oder zeitlich über einen vorgegebenen Zeitraum akkumulierte Daten handeln. Der Zeitraum ist beispielsweise eine Stunde, ein Tag oder be ¬ stimmte Betriebszyklen, wie das über einen Zeitraum erfasste Auftreten bestimmter EinStrahlungsintensitäten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das vorgeschlagene Ver ¬ fahren ein Auswerten der übertragenen Betriebszustandsdaten in einer mit der Speichervorrichtung gekoppelten Auswerteein- richtung.
Die Auswerteeinrichtung kann eine programmgesteuerte Einrichtung sein, die einen Programmcode mit Auswertealgorithmen für die Betriebszustandsdaten ausführt. Ein Auswerten umfasst insbesondere das Durchführen von Rechenoperationen an den Betriebszustandsdaten .
Durch Bereitstellen einer separaten Auswerteeinrichtung lässt sich Rechenleistung für komplexe Auswertealgorithmen bereit- stellen. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung als mehrere verteilte programmgesteuerte Einrichtungen ausgeführt sein, die das Auswerten mittels verteiltem Rechnen durchführen. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung eine
Rechencloud umfassen, und es können Data-Mining- und Big- Data-Verfahren zum Auswerten großer Datenmengen benutzt werden . Gemäß einer Ausführungsform umfasst das vorgeschlagene Ver ¬ fahren ein Auswerten der erfassten Betriebszustandsdaten in einer jeweiligen Mikroinvertereinrichtung . Das Übertragen der Betriebszustandsdaten von der Mikroinvertereinrichtung über das Kommunikationsnetzwerk an die Speichervorrichtung umfasst dabei das Übertragen der ausgewerteten Betriebszustandsdaten.
Indem eine Auswertung mindestens anteilig bereits bei der Mikroinvertereinrichtung erfolgt, kann die zu übertragende Datenmenge reduziert werden. Man kann sagen, dass die
Mikroinvertereinrichtung eine Vorauswertung der Betriebszustandsdaten des Photovoltaikmoduls , dem sie zugeordnet ist, durchführt. Insofern kann die zu der Speichervorrichtung zu übertragende Datenmenge reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Auswerten der übertragenen Betriebszustandsdaten ein Vergleichen von Betriebszustandsdaten verschiedener Photovoltaikmodule . Das Vergleichen kann das Vergleichen aktueller und/oder gespeicherter historischer Betriebszustandsdaten miteinander umfassen .
Durch Vergleichen aktueller und/oder gespeicherter histori- scher Betriebszustandsdaten lassen sich beispielsweise
Photovoltaikmodule bestimmen, deren Leistungsabgabe aufgrund zeitweiliger oder dauerhafter Verschattung, ungünstiger geometrischer Ausrichtung, Verschmutzung, Defekt oder falscher Montage vermindert ist. Ferner lassen sich Alterungsgrade und Alterungsraten bestimmen und durch Vergleichen der bestimmten Alterungsraten unterschiedlicher Module ungewöhnliche Abweichungen erkennen, die auf einen Garantiefall schließen lassen. Weiterhin lassen sich externe Einflüsse wie Sonneneinstrahlung, Bewölkung oder Versorgungsnetzzustand und deren geografische Verteilung über einen Anordnungsbereich der Photovoltaikmodule bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Auswerten ein Bestimmen eines Leistungsindikators für mindestens ein
Photovoltaikmodul als Funktion der übertragenen Betriebszu- standsdaten des mindestens einen Photovoltaikmoduls und ein Speichern des bestimmten Leistungsindikators in der Speichervorrichtung .
Ein Leistungsindikator ist ein Wert, der Eigenschaften eines oder mehrerer ausgewählter Photovoltaikmodule charakteri- siert. Ein Beispiel für einen Leistungsindikator ist eine durchschnittliche Alterungsrate oder eine mittlere Lebensdau ¬ er von Photovoltaikmodulen eines bestimmten Typs. Ein Typ wird durch einen in den Betriebszustandsdaten umfassten Modellcode oder Herstellercode definiert. Ein weiteres Beispiel für einen Leistungsindikator ist ein zeitlicher Verlauf eines Alterungsgrads. Ein weiteres Beispiel für einen Leistungsin ¬ dikator ist eine zu erwartende mittlere Verschattungsdauer an einem bestimmten Aufstellungsort. Die Leistungsindikatoren können in einer Datenbank in der Speichervorrichtung gespei- chert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das vorgeschlagene Ver ¬ fahren ein Ändern eines Betriebszustands eines
Photovoltaikmoduls in Abhängigkeit des Auswertens der Be- triebszustandsdaten eines oder mehrerer Photovoltaikmodule.
Das Ändern des Betriebszustands kann insbesondere ein automa ¬ tisches Ändern der geometrischen Ausrichtung eines
Photovoltaikmoduls, ein Austauschen eines defekten
Photovoltaikmoduls oder ein Durchführen einer Wartung bei einem verschmutzten Photovoltaikmodul umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Erfassen der Betriebszustandsdaten des Photovoltaikmoduls und/oder das Über- tragen der Betriebszustandsdaten des Photovoltaikmoduls von der Mikroinvertereinrichtung an die Speichervorrichtung zu vorgegebenen Zeitpunkten. Das Übertragen der Betriebszustandsdaten erfolgt in Ausführungsformen ausschließlich unidirektional von der
Mikroinvertereinrichtung über das Kommunikationsnetzwerk an die Speichervorrichtung.
Insbesondere kann die Mikroinvertereinrichtung die Betriebszustandsdaten unter Verwendung eines Zeitgebers in regelmäßigen Zeitabständen erfassen. Die Kopplungseinrichtung kann ausschließlich für eine unidi- rektionale Datenverbindung zur Speichervorrichtung eingerichtet sein und die Daten unidirektional an die Speichervorrichtung übertragen. Somit muss die Mikroinvertereinrichtung nicht von außen abgefragt werden, und der Aufwand für die Im- plementierung eines Übertragungsprotokolls in der
Mikroinvertereinrichtung verringert sich.
Ferner wird eine Photovoltaikanlage mit mehreren
Photovoltaikeinrichtungen vorgeschlagen, welche jeweils ein Photovoltaikmodul , eine zugeordnete Mikroinvertereinrichtung und eine Kopplungseinrichtung zum kommunikativen Koppeln der Mikroinvertereinrichtung an ein Kommunikationsnetzwerk um- fasst. Die Photovoltaikanlage weist ferner eine an das Kommu ¬ nikationsnetzwerk koppelbare Speichervorrichtung auf. Eine jeweilige Mikroinvertereinrichtung ist eingerichtet, Be ¬ triebszustandsdaten des Photovoltaikmoduls mithilfe der Kopp ¬ lungseinrichtung über das Kommunikationsnetzwerk an die Speichervorrichtung zu übermitteln und durch das
Photovoltaikmodul erzeugte elektrische Energie in ein Strom- Versorgungsnetz einzuspeisen. Die Photovoltaikanlage ist ins ¬ besondere geeignet, ein wie zuvor oder im Folgenden beschrie ¬ benes Verfahren zum Betrieben einer Photovoltaikanlage durchzuführen . Gemäß einer Ausführungsform weist bei der vorgeschlagenen Photovoltaikanlage eine jeweilige Mikroinvertereinrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche zumindest die teilweise Durchführung eines vorgeschlagenen Verfahrens veranlasst. Es kann eine zentrale Steuervorrichtung vorgesehen sein, welche die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens mit Hilfe der Photovoltaikanlage veranlasst. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die vorgeschlagene
Photovoltaikanlage eine Auswerteeinrichtung, die zum Auswerten der an die Speichervorrichtung übertragenen Betriebszu- standsdaten eingerichtet ist. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Speichervorrichtung mehrere räumlich verteilte Speichereinrichtungen, die ein cloudbasiertes Speicherverfahren implementieren.
Die für das vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Photovoltaikanlage und ih ¬ re Ausführungsformen entsprechend.
Schließlich wird ein Verfahren zum Herstellen einer
Photovoltaikanlage vorgeschlagen. Das Herstellungsverfahren umfasst :
Bereitstellen mehrerer Gruppen von Photovoltaikmodulen, insbesondere von nicht in Betrieb befindlichen
Photovoltaikmodulen;
Erfassen von Betriebszustandsdaten von
Photovoltaikmodulen einer insbesondere in Betrieb befindli ¬ chen Photovoltaikanlage;
Auswählen mehrerer Photovoltaikmodule aus mindestens ei ¬ ner der mehreren Gruppen von nicht in Betrieb befindlichen Photovoltaikmodulen in Abhängigkeit von den erfassten Betriebszustandsdaten;
Anordnen der ausgewählten mehreren Photovoltaikmodule und jeweiliger zugeordneter Mikroinvertereinrichtungen in Abhängigkeit von den erfassten Betriebszustandsdaten und
Verbinden der Mikroinvertereinrichtungen mit einem Stromversorgungsnetz . Bei den nicht in Betrieb befindlichen Photovoltaikmodulen kann es sich beispielsweise um neue, um vorbenutzte oder um noch zu produzierende Photovoltaikmodule handeln. Man kann bei einer Gruppe von Photovoltaikmodulen beispielsweise von einem Vorrat von Photovoltaikmodulen eines Typs sprechen.
Die Betriebszustandsdaten werden insbesondere wie bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben einer
Photovoltaikanlage erfasst und bereitgestellt.
Insbesondere handelt es sich bei den Gruppen von nicht in Be ¬ trieb befindlichen Photovoltaikmodulen um Gruppen, die anhand eines Typs, wie eines Herstellercodes oder eines Modellcodes, der neuen Photovoltaikmodule ausgewählt sind. Insbesondere handelt es sich bei den nicht in Betrieb befindlichen
Photovoltaikmodulen um Photovoltaikmodule derselben Typen wie bei den Photovoltaikmodulen der in Betrieb befindlichen
Photovoltaikanlage. Somit können die Leistungsindikatoren, die gemäß Ausführungsformen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Betreiben einer Photovoltaikanlage ermittelt und in der Speichervorrichtung der in Betrieb befindlichen
Photovoltaikanlage gespeichert sind, benutzt werden, um nicht in Betrieb befindliche Photovoltaikmodule auszuwählen, für die ein günstiger Leistungsindikator, wie eine hohe mittlere Lebensdauer, ermittelt wurde. Diese können an Aufstellungsorten angeordnet werden, für die günstige Leistungsindikatoren, wie eine geringe zu erwartende Verschattung, ermittelt wur ¬ den. Auf diese Weise kann eine verbesserte neue
Photovoltaikanlage hergestellt werden.
Eine jeweilige Einheit, wie die Auswerteeinrichtung, die Speichereinrichtung und/oder die jeweilige Steuereinrichtung kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil ei ¬ ner Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als programmierbare Steuereinheit ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funk ¬ tion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf Einheiten, wie programmgesteuerten Einrichtungen, einer Photovoltaikanlage die Durchführung des wie oben erläu ¬ terten Verfahrens veranlasst. Ein Computerprogrammprodukt, wie z. B. ein Computerprogramm- Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z. B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammpro ¬ dukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin ¬ dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen ¬ den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs- formen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert .
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
Photovoltaikanlage nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer
Mikroinvertereinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrei ¬ ben einer Photovoltaikanlage nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer
Photovoltaikanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm von Schritten zum Auswerten nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 6 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts an- deres angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungs ¬ beispiels einer vorgeschlagenen Photovoltaikanlage 1, die zum Durchführen eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Betreiben einer Photovoltaikanlage eingerichtet ist.
Die Photovoltaikanlage 1 umfasst mehrere
Photovoltaikeinrichtungen 12, 22, 32 und einen Datenbankserver 8, der ein Beispiel für eine Speichervorrichtung ist. Die in der Photovoltaikanlage 1 angeordneten
Photovoltaikeinrichtungen 12, 22, 32 sind in Fig. 1 zusammenfassend mit 2 bezeichnet.
Jede Photovoltaikeinrichtung 12, 22, 32 weist jeweils ein Photovoltaikmodul 13, 23, 33 auf, dem jeweils eine
Mikroinvertereinrichtung 15, 25, 35 zugeordnet ist, die spä ¬ ter beschrieben wird. Den Mikroinvertereinrichtungen 15, 25, 35 ist jeweils eine in Fig. 1 separat von der jeweiligen Mikroinvertereinrichtung 15, 25, 35 dargestellte Kopplungs- einrichtung 16, 26, 36 zugeordnet. Die Kopplungseinrichtungen 16, 26, 36 können alternativ auch in die jeweiligen
Mikroinvertereinrichtungen 15, 25, 35 integriert sein. In Fig. 1 ist durch Quadrate 13, Kreise 23 und Dreiecke 33 angedeutet, dass es sich bei den Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 um Photovoltaikmodule unterschiedlichen Typs, wie bei ¬ spielsweise um Photovoltaikmodule mit unterschiedlichen Her- stellercodes und/oder unterschiedlichen Modellcodes, handelt.
Die Photovoltaikeinrichtungen 12, 22, 32 und der Datenbankserver 8 sind durch ein Kommunikationsnetzwerk 7 verbunden. Bei dem Kommunikationsnetzwerk 7 handelt es sich beispiels- weise um einen Abschnitt des öffentlichen Internets. Außerdem ist jedes der Photovoltaikmodule 13, 23, 33 über die jeweili ¬ ge Mikroinvertereinrichtung 15, 25, 35 mit einem Stromversorgungsnetz 9 verbunden. Neben der in Fig. 1 gezeigten ersten Anordnung 2 von
Photovoltaikeinrichtungen 12, 22, 32 kann die
Photovoltaikanlage 1 weitere (nicht explizit gezeigte) Anord ¬ nungen von Photovoltaikeinrichtungen umfassen, die an geographisch weiträumig voneinander entfernten Orten, beispielswei- se in verschiedenen Städten, Ländern oder auf verschiedenen Kontinenten, aufgestellt und auf gleiche Weise wie die ge ¬ zeigte Anordnung 2 mit einem jeweiligen Stromversorgungsnetz 9 sowie mit demselben Kommunikationsnetz 7 gekoppelt sind. Durch das Verbinden der jeweiligen Mikroinvertereinrichtungen 15, 25, 35 mit einem Kommunikationsnetz 7 können Betriebszu- standsdaten B Z Di 3 , B Z D2 3 , B Z D 33 einer weiträumig verteilten Photovoltaikanlage 1 an einen zentralen Datenbankserver 8 übertragen und dort gespeichert und/oder ausgewertet werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer
Mikroinvertereinrichtung 15, wie sie zum Beispiel dem
Photovoltaikmodul 13 zugeordnet werden kann, nach einem Aus ¬ führungsbeispiel .
Die Mikroinvertereinrichtung 15 weist einen Gleichstromwandler 181 und einen Wechselrichter 182 auf. Der Gleichstromwandler 181 ist dazu eingerichtet, von dem Photovoltaikmodul 13 gelieferte elektrische Spannung oder Strom in eine andere Gleichspannung umzuwandeln. Der Gleichstromwandler 181 kann darüber hinaus eine nicht gezeigte MPP-Tracking-Schaltung umfassen, die die dem Photovoltaikmodul 13 entnommene Strommen- ge derart anpassen kann, dass dieses mit optimalem Wirkungs ¬ grad betrieben wird. Der Wechselrichter 182 ist dazu eingerichtet, den von dem Gleichstromwandler 181 gelieferten
Gleichstrom in Wechselstrom zum Einspeisen in ein Stromversorgungsnetz 9 (in den Figuren auch durch ein Hochspannungs- Blitzsymbol angedeutet) umzuwandeln.
Die Mikroinvertereinrichtung 15 weist ferner eine Messeinrichtung 19 und zwei Sensoren S4, S5 auf, beispielsweise ei ¬ nen Stromsensor S4 und einen Spannungssensor S5. Die Messein- richtung 19 ist mit den Sensoren S4, S5 der
Mikroinvertereinrichtung und mit weiteren Sensoren Sl, S2, S3 verbunden, welche in bzw. bei dem Photovoltaikmodul 13 ange ¬ ordnet sind. Bei den Sensoren Sl, S2, S3 kann es sich zum Beispiel um einen Temperatursensor, einen Gyrosensor, einen Lichtsensor und dergleichen handeln. Mit Hilfe der Sensoren können insofern Betriebszustandsdaten des Photovoltaikmoduls 13 erfasst werden.
Die Mikroinvertereinrichtung 15 weist ferner eine Kopplungs- einrichtung 16 auf, die mit der Messeinrichtung 19 verbunden und mit einem Kommunikationsnetzwerk 7 wie dem Internet koppelbar ist. In Fig. 2 ist die Kopplungseinrichtung 16 in die Mikroinvertereinrichtung 15 integriert gezeigt, sie kann jedoch auch als separate Einrichtung ausgebildet sein. Die erfassten Betriebszustandsdaten BZD 13 werden über die Kopplungseinrichtung 16 in das Kommunikationsnetz 7 übertragen.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Betreiben einer Photovoltaikanlage .
Das Verfahren wird insbesondere anhand der Photovoltaikanlage und der Photovoltaikeinrichtung der Fig. 1 und der
Mikroinvertereinrichtung der Fig. 2 beschrieben. In Schritt 10 werden Betriebszustandsdaten B Z D 13 des
Photovoltaikmoduls 13 erfasst. Zum Beispiel misst der Sensor S4 eine von dem Photovoltaikmodul 13 gelieferte Stromstärke. Der Sensor S5 misst eine Netzspannung des Stromversorgungs ¬ netzes 9. Der Sensor Sl misst eine Oberflächentemperatur des Photovoltaikmoduls 13. Der Sensor S2 ist beispielsweise ein Gyrosensor und misst eine geometrische Ausrichtung wie einen AufStellungswinkel des Photovoltaikmoduls 13. Der Sensor S3 ist ein Lichtsensor und misst eine einfallende Lichtmenge.
Die entsprechenden Messdaten werden an die Messeinrichtung 19 übertragen .
Die Messeinrichtung 19 erfasst die von den Sensoren Sl bis S5 gemessenen Messdaten als Teil der Betriebszustandsdaten B Z D 13 des Photovoltaikmoduls 13. Die Messeinrichtung 19 kann die erfassten Betriebszustandsdaten B Z D 13 teilweise auswerten. Zum Beispiel kann die Messeinrichtung 19 durch Multiplizieren der erfassten Stromstärke mit der erfassten Spannung die momenta- ne Leistungsabgabe des Photovoltaikmoduls 13 am Ausgang der
Mikroinvertereinrichtung 15 bestimmen und die bestimmte Leistungsabgabe als Teil der Betriebszustandsdaten B Z D 13 erfassen. Die Messeinrichtung 19 kann einen Zeitgeber umfassen, der einen Betriebsstundenzähler hochzählt. Auf diese Weise kann die Messeinrichtung 19 eine Betriebsstundenzahl als Teil der Betriebszustandsdaten B Z D 13 erfassen. Darüber hinaus kann die Messeinrichtung 19 kennzeichnende Daten, wie einen Herstel ¬ lercode, einen Modellcode, eine Geräteidentifikationsnummer und einen Aufstellungsort des Photovoltaikmoduls 13 als Teil der Betriebszustandsdaten B Z D 13 erfassen. Die kennzeichnenden Daten können zum Beispiel beim Zuordnen der
Mikroinvertereinrichtung 13 zu dem Photovoltaikmodul 13 fest in die Messeinrichtung 19 einprogrammiert worden sein. Alternativ hierzu kann die Messeinrichtung 19 die kennzeichnenden Daten über eine nicht gezeigte Kommunikationsverbindung aus dem Photovoltaikmodul 13 auslesen. Ein Aufstellungsort kann auch mittels eines nicht gezeigten GPS-Sensors erfasst wer ¬ den. Die Messeinrichtung 19 stellt die erfassten Betriebszu- Standsdaten BZD 13 an die Kopplungseinrichtung 16 bereit (Fig. 2) .
In Schritt S20 wird die Kopplungseinrichtung 16 an das Kommu- nikationsnetzwerk 7 gekoppelt. Im vorliegenden Beispiel wird hierzu eine Ethernet-Kabelverbindung zwischen der Kopplungseinrichtung 16 und dem Kommunikationsnetzwerk 7 hergestellt, woraufhin der Kopplungseinrichtung 16 mittels eines Adressvergabeprotokolls wie DHCP eine IPv4- oder IPv6-Adresse zuge- wiesen wird.
In Schritt S30 überträgt die Kopplungseinrichtung 16 die von der Messeinrichtung 19 bereitgestellten Betriebszustandsdaten BZD 13 von der Mikroinvertereinrichtung 15 über das Kommunika- tionsnetzwerk 7 an den Datenbankserver 8. Die Übertragung kann insbesondere verschlüsselt erfolgen.
In Schritt S40 wird der von der Photovoltaikeinrichtung 13 gelieferte Gleichstrom von dem Gleichstromwandler 181 umge- wandelt und von dem Wechselrichter 182 wechselgerichtet. Der so erhaltene Wechselstrom wird in das Stromversorgungsnetz 9 eingespeist. Auf diese Weise wird die von der
Photovoltaikeinrichtung 13 als Gleichstrom gelieferte elektrische Energie als Wechselstrom in das Stromversorgungsnetz 9 eingespeist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt Schritt S40 des Einspeisens elektrischer Energie kontinuierlich. Schritt S10 des Erfassens von Betriebszustandsdaten erfolgt in regel- mäßigen ersten Zeitabständen. Schritt S30 des Übertragens von Betriebszustandsdaten erfolgt in regelmäßigen zweiten Zeitabständen. Die Schritte S10 und S30 können nacheinander erfol ¬ gen oder unabhängig voneinander parallel zueinander erfolgen. Schritt S20 erfolgt einmalig bei Inbetriebnahme einer jewei- ligen Photovoltaikeinrichtung 12, 22, 32. Andere Abfolgen der Ausführung der Schritte sind denkbar. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vorgeschla ¬ genen Photovoltaikanlage 1 in einem zweiten Ausführungsbei ¬ spiel. Die jeweiligen Photovoltaikmodule 13, 23, 33 sind da ¬ bei jeweils als eine abgeschlossene strukturelle Einheit mit jeweils mehreren Solarzellen 14, 24, 34 zu verstehen. Jeder Mikroinvertereinrichtung 15, 25, 35 ist eine Steuereinrichtung 17, 27, 37 zugeordnet.
Die Kopplungseinrichtungen 16, 26, 36 sind jeweils für eine drahtlose Kommunikation eingerichtet. Die gezeigte Anordnung 2 von Photovoltaikeinrichtungen 12, 22, 32 umfasst drahtlose Zugangspunkte 71, 72, wie beispielsweise WLAN-Router, die sich in Reichweite der Kopplungseinrichtungen 16, 26, 36 befinden. Das Herstellen einer drahtlosen Verbindung zwischen einer jeweiligen Kopplungseinrichtung 16, 26, 36 und einem
WLAN-Router 71, 72 erfolgt über eine jeweilige drahtlose Ver ¬ bindungsstrecke 74, 75, 76. Die WLAN-Router 71, 72 sind drahtgebunden mit dem Kommunikationsnetzwerk 7, wie beispielsweise einem Abschnitt des Internets, verbunden. Die Kopplungseinrichtungen 16, 26, 36 sind auf diese Weise indi ¬ rekt über die drahtlosen Verbindungsstrecken 74, 75, 76 mit dem Kommunikationsnetzwerk 7 verbunden.
Fig. 4 zeigt ferner eine Cloud 70, bei der es sich um einen Bereich des Kommunikationsnetzwerks 7 handelt. Elemente in der Cloud 70 sind kommunikativ untereinander verbunden. Die in Fig. 4 gezeigte Cloud 70 umfasst programmgesteuerte Spei ¬ chereinrichtungen 81, 82, 83, die eine cloudbasierte verteil ¬ te Datenbanksoftware ausführen. Die Speichereinrichtungen 81 können daher räumlich über mehrere Standorte verteilt sein. Die Speichereinrichtungen 81, 82, 83 bilden gemeinsam die Speichervorrichtung 8 der Photovoltaikanlage 1 aus.
Die Cloud 70 umfasst ferner eine zentrale Auswerteeinrichtung 10. Genau wie die Speichereinrichtung 8 kann auch die Auswerteeinrichtung 10 durch mehrere über mehrere Standorte verteilte, programmgesteuerte Einrichtungen implementiert sein, die eine cloudbasierte, verteilte Auswertesoftware ausführen. Die Auswerteeinrichtung 10 ist mit der Speichervorrichtung 8 gekoppelt .
Die Photovoltaikanlage aus Fig. 4 weist einen weiteren WLAN- Router 73 und eine Anzeigeeinrichtung 78 auf, wie beispiels ¬ weise ein Smartphone, auf dem eine App ausgeführt wird. Das Smartphone 78 ist über eine drahtlose Verbindungsstrecke 77 zwischen dem WLAN-Router 73 und der Anzeigeeinrichtung 78 mit dem Kommunikationsnetzwerk 7 verbunden.
Beim Betrieb der Photovoltaikanlage 1 der Fig. 4 erfolgt ein Auswerten von Betriebszustandsdaten BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 10 in der Cloud 70, die ein verteiltes Auswerteverfahren durchführt. Dabei werden in der Speichervorrichtung 8 gespeicherte Betriebszustandsdaten
BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 verschiedener Photovoltaikmodule 13, 23, 33 miteinander verglichen, Leistungsindikatoren für ausgewählte Gruppen von Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 als Funktion der übertragenen Betriebszustandsdaten BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 be- stimmt, und die ausgewerteten Betriebszustandsdaten BZD 13 ,
BZD 23 , BZD 33 sowie die bestimmten Leistungsindikatoren in der Speichervorrichtung 8 gespeichert.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für einen Auswertevorgang von Be- triebszustandsdaten BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 als Teil eines Be ¬ triebsverfahrens der Photovoltaikanlage 1 zum Beispiel aus Fig . 1 oder 4.
In Schritt S50 vergleicht die Auswerteeinrichtung 10 die aus den Betriebszustandsdaten BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 bekannten Leistungsangaben verschiedener Photovoltaikmodule 13, 23, 33, die an im Wesentlichen gleichen oder benachbarten Aufstellungsorten aufgebaut sind. Ist die Leistung nur in bestimmten Zeiträumen vermindert, wird ein entsprechendes Photovoltaikmodul 13, 23, 33 als teilweise verschattet erkannt und beispiels ¬ weise einem Betreiber mitgeteilt, dass ein Eingriff erforderlich ist. Ist sie dauerhaft vermindert, wird das Photovoltaikmodul 13, 23, 33 als verschmutzt, defekt oder falsch montiert erkannt.
In Schritt S60 bestimmt die Auswerteeinrichtung 10 durch Ver- gleichen der aktuellen Leistungsabgaben der
Photovoltaikmodule 13, 23, 33 mit den Leistungsabgaben bei der ursprünglichen Inbetriebnahme der jeweiligen
Photovoltaikmodule 13, 23, 33 Alterungsgrade der
Photovoltaikmodule 13, 23, 33. Durch Vergleichen der Alte- rungsgrade mit den jeweiligen aus den Betriebszustandsdaten BZ D13 , B Z D23 , B Z D33 bekannten aktuellen Betriebsstundenzahlen bestimmt die Auswerteeinrichtung 10 Alterungsraten der
Photovoltaikmodule 13, 23, 33. Die Auswerteeinrichtung 10 vergleicht die Alterungsraten unterschiedlicher
Photovoltaikmodule 13, 23, 33 eines jeweils selben Typs.
Weicht die Alterungsrate eines Photovoltaikimoduls 13, 23, 33 von einer durchschnittlichen Alterungsrate von
Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 desselben Typs um mehr als einen vorbestimmten Schwellwert nach oben ab, wird bestimmt, dass wegen zu schneller Alterung ein Garantiefall vorliegt und ein Eingriff erforderlich ist.
In Schritt S65 vergleicht die Auswerteeinrichtung 10 die Leistungsabgaben von Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 mit un- terschiedlichen geometrischen Ausrichtungen an im Wesentlichen gleichen Aufstellungsorten und ermittelt eine optimale geometrische Ausrichtung an dem Aufstellungsort, d. h. eine geometrische Ausrichtung, bei der das betreffende
Photovoltaikmodul 13, 23, 33 eine maximale Leistungsabgabe erzielt. Für Photovoltaikmodule 13, 23, 33, deren geometri ¬ sche Ausrichtung von der bestimmten optimalen geometrischen Ausrichtung abweicht, wird dann bestimmt, dass ein Eingriff erforderlich ist. Falls bei einem der Schritte S50, S60, S65 bestimmt wurde, dass ein Eingriff erforderlich ist, veranlasst die Auswerte ¬ einrichtung 10 in Schritt S71, S73 und S75 jeweils einen Hinweis, dass ein Eingreifen, wie eine Reinigung, Wartung, einen Austausch, eine Veränderung des Aufstellungsorts oder eine Anpassung der geometrischen Ausrichtung eines
Photovoltaikmoduls 13, 23, 33 erforderlich ist. Ein Eingriff dient dem Ändern des jeweiligen Betriebszustands des
Photovoltaikmoduls 13, 23, 33.
Die Auswerteeinrichtung 10 gibt zum Beispiel über die Anzei ¬ geeinrichtung 78 dem Betreiber eines Photovoltaikmoduls 13, 23, 33 einen Hinweis, dass ein Eingriff erforderlich ist. Al- ternativ kann die Auswerteeinrichtung 10 mit einem Servicesystem eines Anlagenanbieters kommunizieren und einen Serviceruf oder eine Garantiefallmeldung absetzen. Die Auswerteeinrichtung 10 kann ferner über das Kommunikationsnetzwerk 7 mit Hilfe einer Steuereinrichtung 17 für die
Photovoltaikeinrichtung 12, 22, 23 beispielsweise einen
Stellmotor eines jeweiligen Photovoltaikmoduls 13, 23, 33 derart ansteuern, dass die geometrische Ausrichtung des
Photovoltaikmoduls 13, 23, 33 angepasst wird. In Schritt S80 führt die Auswerteeinrichtung 10 Auswertungen durch, bei denen aus den Betriebszustandsdaten BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 auf für die Photovoltaikanlage 1 externe Einflüsse ge ¬ schlossen wird. Beispielsweise kann aus dem zeitlichen Verlauf der Leistungsabgaben von über einen bestimmten geografi- sehen Bereich verteilten Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 auf meteorologische Parameter wie die ortsabhängige Sonnenein ¬ strahlung bzw. Bewölkung und/oder die Windrichtung geschlossen werden. Beispielsweise kann aus der geografischen Verteilung der in den Betriebszustandsdaten BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 um- fassten Versorgungsnetzspannungen am Einspeisepunkt der jeweiligen Mikroinvertereinrichtungen 15, 25, 35 auf einen Zustand des Stromversorgungsnetzes 9 in dem bestimmten geogra- fischen Bereich geschlossen werden. In Schritt S90 erstellt die Auswerteeinrichtung 10 unter Verwendung der in der Speichervorrichtung 8 gespeicherten Betriebszustandsdaten BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 Zeitreihen und ermittelt aus den Zeitreihen Leistungsindikatoren für ausgewählte Photovoltaikmodule 13, 23, 33. Beispielsweise können Erträge ausgewählter Photovoltaikmodule 13, 23, 33 aus verschiedenen vergangenen Jahren und Monaten miteinander verglichen werden, um die mittlere Alterungsrate von Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 eines jeweiligen Typs (ein Beispiel für einen Leistungsindikator) oder die zu erwartenden Erträge an einem jeweiligen Aufstellungsort (ein weiteres Beispiel für einen Leistungsin ¬ dikator) zu erkennen. Ein Ertrag ist dabei ein durch zeitliches Integrieren einer Leistungsabgabe über einen vorbestimm- ten Zeitraum ermittelter Wert.
Wird ein Photovoltaikmodul 13, 23, 33 von der Auswerteein ¬ richtung 10 als defekt erkannt, oder erkennt die Auswerteein ¬ richtung 10 anhand einer Änderung einer Geräteidentifikati- onsnummer aus den Betriebszustandsdaten B Z D13 , B Z D23 , B Z D33 , dass ein Photovoltaikmodul 13, 23, 33 ausgetauscht wurde, kann die Auswerteeinrichtung 10 in der Speichereinrichtung 8 entsprechende Informationen speichern. Durch Bildung eines Mittelwerts kann ein Leistungsindikator bestimmt werden, der die mittlere erwartete Betriebsdauer von Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 eines bestimmten Typs angibt.
Die bestimmten Leistungsindikatoren werden von der Auswerteeinrichtung 10 verknüpft mit den jeweiligen Typen, wie Her- steller- und/oder Modellcode, und/oder verknüpft mit dem Auf ¬ stellungsort, in einer Datenbank der Speichervorrichtung 8 zur späteren Verwendung gespeichert.
Das in Fig. 5 gezeigte Verfahren kann kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen wiederholt werden, und die in der
Speichervorrichtung 8 gespeicherten Leistungsindikatoren können dabei entsprechend aktualisiert werden.
Fig. 6 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer neuen Photovoltaikanlage .
Links in Fig. 6 ist eine Photovoltaikanlage 1 dargestellt, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurde und sich bereits in Betrieb befindet. In Fig. 5 ist das Kommunikationsnetzwerk 7 ferner mit einer Photovoltaikmodul- Auswahleinheit 11 gekoppelt. In einem ersten Schritt S100, der durch Blockpfeile angedeu ¬ tet ist, werden die rechts oben in Fig. 6 gezeigten Gruppen 3, 4, 5 neuer Photovoltaikmodule 113, 123, 133 bereitge ¬ stellt. Bei den bereitgestellten Photovoltaikmodulen 113, 123, 133 kann es sich um neue, vorbenutzte oder noch zu pro- duzierende Photovoltaikmodule handeln, die zum Einbau in die herzustellende Photovoltaikanlage 6 vorgesehen sind. Man kann auch von einem jeweiligen Vorrat oder einem Lager 3, 4, 5 von Modulen gleichen Typs oder von gleichen Herstellern sprechen. Die bereitgestellten Photovoltaikmodule 113, 123, 133 sind anhand übereinstimmender kennzeichnender Informationen wie eines Typs, d. h. Herstellercodes und/oder Modellcodes, zu den Gruppen 3, 4, 5 zusammengefasst . In Fig. 6 veranschauli ¬ chen gleiche geometrische Formen, d. h. Quadrate, Kreise, Dreiecke, jeweils übereinstimmende kennzeichnende Informatio ¬ nen. Anders ausgedrückt sind die bereitgestellten
Photovoltaikmodule 113 typgleich mit den Photovoltaikmodulen 13 der in Betrieb befindlichen Photovoltaikanlage 1, die be ¬ reitgestellten Photovoltaikmodule 123 sind typgleich mit den Photovoltaikmodulen 23 und die bereitgestellten
Photovoltaikmodule 133 sind typgleich mit den
Photovoltaikmodulen 33.
Wie zuvor beschrieben, werden beim Betreiben der in Betrieb befindlichen Photovoltaikanlage 1 Betriebszustandsdaten
BZ D13 , B Z D23 , B Z D33 erfasst und in der Speichereinrichtung 8 gespeichert. Ferner werden Leistungsindikatoren bestimmt, die Leistungseigenschaften der Photovoltaikmodule 13, 23, 33 aus den Gruppen 3, 4, 5 beschreiben, die einen jeweils gleichen Typ und/oder Aufstellungsort aufweisen. Diese Vorgänge sind in Fig. 5 als Schritt S110 zusammenfassend dargestellt. In Schritt S120 werden der Photovoltaikmodul-Auswahleinrich- tung 11 Informationen über gewünschte Eigenschaften der herzustellenden Photovoltaikanlage 6, wie ein gewünschter Ertrag, ein Kostenrahmen, ein geplanter Aufstellungsort usw. bereitgestellt. Die Photovoltaikmodul-Auswahleinrichtung 11 wählt anhand der bereitgestellten Informationen über die gewünschten Eigenschaften der herzustellenden
Photovoltaikanlage 6 und unter Verwendung der in der Spei ¬ chervorrichtung 8 gespeicherten Leistungsindikatoren geeigne- te Photovoltaikmodule 113, 133 aus. Beispielsweise wählt die Photovoltaikmodul-Auswahleinrichtung 11 nur solche der
Photovoltaikmodule 113, 123, 133 aus den Gruppen 3, 4, 5 aus, für die entsprechende typgleiche Photovoltaikmodule 13, 23, 33 der in Betrieb befindlichen Photovoltaikanlage 1 an einem vergleichbaren Ausstellungsort eine entsprechend lange mitt ¬ lere Betriebsdauer und einen gewünschten Ertrag gezeigt haben. Das Auswählen kann das automatische Veranlassen einer Bestellung oder der Produktion der bereitgestellten
Photovoltaikmodule 113, 123, 133 umfassen.
In Schritt S130 wird durch Anordnen und Zusammenfügen der ausgewählten Photovoltaikmodule 113, 133 die herzustellende Photovoltaikanlage 6 hergestellt, die in Fig. 6 rechts unten gezeigt ist. Die herzustellende bzw. hergestellte
Photovoltaikanlage 6 weist dabei mehrere
Photovoltaikeinrichtungen 112, 132 auf. Jede der
Photovoltaikeinrichtungen 112, 132 weist ein jeweiliges der ausgewählten Photovoltaikmodule 113, 133 und eine zugeordnete Mikroinvertereinrichtung 115, 135 auf. Jede der
Photovoltaikeinrichtungen 112, 132 kann weiterhin optional eine nicht gezeigte Kopplungseinrichtung zum Koppeln mit dem Kommunikationsnetzwerk 7 aufweisen.
Bein Anordnen S130 kann der jeweilige geplante Aufstellungs- ort berücksichtigt werden, so dass jedes der ausgewählten Photovoltaikmodule 113, 133 an dem für den jeweiligen
Modultyp optimalen Aufstellungsort angeordnet wird. Die
Photovoltaikmodul-Auswahleinrichtung 11 veranlasst insofern das Anordnen der Photovoltaikmodule 113, 133 zum Beispiel durch Anzeigen von entsprechenden Anweisungen für Installateure auf der in Fig. 4 gezeigten Anzeigeeinrichtung 78. In Schritt S140 werden die Mikroinvertereinrichtungen 115, 135 mit dem Stromversorgungsnetz 9 verbunden.
Das vorgeschlagene Herstellungsverfahren nutzt dabei Be- triebszustandsdaten, die beim Betrieb einer anderen
Photovoltaikanlage erfasst und ausgewertet wurden. Man erhält dadurch eine verbesserte Photovoltaikanlage 6 mit höherer Zu ¬ verlässigkeit und höherem Ertrag, als es bei einer konventio ¬ nellen Konzeptionierung möglich ist. Die Erfassung und Bereithaltung von historischen Betriebszustandsdaten in einer zentralen Datenbank ermöglicht einerseits einen zuverlässigen Betrieb bereits in Betrieb stehender Anlagen und andererseits eine vereinfachte Herstellung neuer effizienter Anlagen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Für das Koppeln der Mikroinvertereinrichtung 15, 25, 35 mit dem Kommunikationsnetzwerk 9 wurde die Verwendung einer
Ethernet-Kabelverbindung und einer drahtlosen WLAN-Verbindung beschrieben. Das Koppeln kann beispielsweise auch per GSM,
GPRS, CDMA, UMTS, LTE, Bluetooth, PowerLAN, CAN-Bus, ZigBee, Z-Wave oder I 2 C-Bus erfolgen. Insbesondere können Verbindungen und Kopplungseinrichtungen 16, 26, 36 verwendet werden, die nur für ein ausschließlich unidirektionales Übertragen von Betriebszustandsdaten von der Mikroinvertereinrichtung
15, 25, 35 über das Kommunikationsnetzwerk 7 an die Speichervorrichtung 8 eingerichtet sind.
Die angegebenen Verfahrensschritte sind nicht auf die erläu- terte Reihenfolge festgelegt. Die Schritte können zum Bei ¬ spiel teilweise zeitgleich oder in abgewandelter Reihenfolge ausgeführt werden.
Next Patent: MOTOR DRIVE