WO2018166577A1 - Verfahren zum betreiben einer photovoltaikanlage, photovoltaikanlage und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer photovoltaikanlage, photovoltaikanlage und herstellungsverfahren dafür Download PDF

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WO2018166577A1
WO2018166577A1 PCT/EP2017/055824 EP2017055824W WO2018166577A1 WO 2018166577 A1 WO2018166577 A1 WO 2018166577A1 EP 2017055824 W EP2017055824 W EP 2017055824W WO 2018166577 A1 WO2018166577 A1 WO 2018166577A1
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WO
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photovoltaic
bzd
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photovoltaic module
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PCT/EP2017/055824
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English (en)
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Inventor
Marvin TANNHÄUSER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a method for Betrei ⁇ ben a photovoltaic system, a photovoltaic system and a manufacturing method for a photovoltaic system.
  • Photovoltaic systems which have several photovoltaic modules that generate electrical energy when exposed to sunlight.
  • So-called micro inverter There are employed, convert it ⁇ begat DC voltage into AC to be fed into a power grid. It is desirable to be easy to set up
  • an object of the present invention is to provide improved methods for operating and producing photovoltaic systems.
  • Photovoltaic system with several photovoltaic devices, each having a photovoltaic module and an associated
  • Microinverter means and provided to a memory device.
  • the method has particular follow ⁇ de steps:
  • Photovoltaic device of the photovoltaic module in particular of the photovoltaic module of the photovoltaic device of
  • Micro inverter means Coupling the microinverter device to a communications network
  • Microinverter means via the communication network to a storage device
  • Microinverter device in a power supply network in particular known micro inverter means are further formed such that ei ⁇ neflower occurs a supply of energy to a utility grid and on the other hand, under the direction of change of current available operating condition data is provided in the Ltdunikationsnetz- factory.
  • the gesammel ⁇ th operating condition data of various photovoltaic modules, the different operating conditions such as temperature, sun etc. or operating environments as their positioning on a roof or in the open field, subject be collected by means of the storage device and provided for evaluation. From the collected data, in turn, suitable operating modes of the photovoltaic devices can be created or the selection of photovoltaic modules in the manufacture of new photovoltaic systems can be simplified.
  • the photovoltaic devices may be spatially adjacent or spatially distributed.
  • the photovoltaic system may include multiple photovoltaic devices at different sites in one or more cities in one or more countries.
  • a respective photovoltaic module generates electrical energy from sunlight.
  • An associated microinverter device receives the generated energy, for example, as direct current and converts the direct current into alternating current.
  • the associated microinverting device may also comprise a measuring device for detecting operating state data of the have respective photovoltaic module.
  • the operating state data may include measured data that are detected by sensors and the operation of the respective
  • Photovoltaic module and / or environmental parameters describe, and / or characteristic data, the respective
  • the measuring device may be coupled to one or more sensors for measuring the measured data.
  • a respective micro inverter means may comprise a coupling device ⁇ .
  • the coupling device can establish a direct connection to the communications network by means of mobile data radio.
  • the coupling device can be connected via a wireless or wired transmission link, such as a WLAN connection
  • Ethernet connection or a serial connection connect to a relay station, such as an access point or router, which in turn is connected to the communication network ⁇ .
  • the operating state data is transmitted from the microinverter device to the memory device via WLAN, GSM, GPRS, CDMA, UMTS, LTE, Bluetooth, Ethernet, PowerLAN, CANbus, ZigBee, Z-Wave, I 2 C-Bus , a serial connection, an infrared connection, a satellite-based compound and / or optical free-space data transmission ⁇ .
  • the transmission protocol can be any suitable protocol, such as TCP / IP, MQTT, HTTP, FTP, or any proprietary protocol Pro ⁇ be used.
  • the communication network may be any network suitable for transmitting data such as operating status data.
  • it may be in the communications ⁇ network to a public network such as the Internet, act.
  • the operating status data is transmitted encrypted to the storage device.
  • the coupling devices and the storage device are part of a virtual private network (VPN). This ensures high data security.
  • VPN virtual private network
  • the storage device may be removed from the
  • Photovoltaic devices may be arranged.
  • it may be a program-controlled device that executes a database software with a network interface.
  • the storage device may be a cloud storage that includes program-controlled storage devices distributed over different locations that implement a cloud-based storage method.
  • microinverter means By using the microinverter means to acquire operating state data and transmit to the memory device, data indicating the operation of a device may be used
  • Describe photovoltaic system which may be distributed widely, finely granular at the level of individual
  • Photovoltaic modules of the photovoltaic system are detected. There are no difficult manual interventions, such as individual measurements on individual modules or optical thermal analyzes, necessary.
  • the captured and stored centrally Radio STY ⁇ status data may for optimizing the operation of the
  • each photovoltaic module is a self-contained structural unit with several solar ⁇ cells.
  • a photovoltaic module is the smallest packaged unit in which solar cells can be purchased by plant manufacturers and end users. It can be said that a photovoltaic module is the smallest interchangeable unit in a photovoltaic system.
  • the operating state data of a photovoltaic module comprises a voltage, current, power output, temperature, a geometric orientation, a location, an operating hours, a device ⁇ identification number, a manufacturer code and / or a model code.
  • the respective operating status data can be current, average, that is to say predetermined
  • the time period is, for example, one hour, one day or be voted ⁇ operating cycles as the acquired over a period of developing certain light intensities.
  • the proposed method comprises evaluating the transmitted operating state data in an evaluation device coupled to the memory device.
  • the evaluation device can be a program-controlled device that executes a program code with evaluation algorithms for the operating state data.
  • An evaluation comprises in particular the execution of arithmetic operations on the operating state data.
  • the evaluation device can be embodied as a plurality of distributed program-controlled devices that carry out the evaluation by means of distributed computing.
  • the evaluation device can be a
  • the Ver proposed comprising a drive ⁇ evaluating the detected operation state data in a respective micro-inverter means.
  • the transmission of the operating state data from the microinverter device via the communication network to the memory device in this case comprises the transmission of the evaluated operating state data.
  • Microinverter means performs a preliminary evaluation of the operating state data of the photovoltaic module to which it is associated. As such, the amount of data to be transferred to the storage device can be reduced.
  • the evaluation of the transmitted operating state data comprises a comparison of operating state data of different photovoltaic modules.
  • the comparing may include comparing current and / or stored historical operating status data with each other.
  • the evaluating comprises determining a performance indicator for at least one
  • Photovoltaic module as a function of the transmitted operating state data of the at least one photovoltaic module and storing the specific performance indicator in the storage device.
  • a performance indicator is a value that characterizes the properties of one or more selected photovoltaic modules.
  • An example of a performance indicator is an average aging rate or an average lifetime than he ⁇ of photovoltaic modules of a particular type.
  • a type is defined by a model code or manufacturer code included in the operating condition data.
  • Another example of a performance indicator is a time course of a degree of aging.
  • Another example of a papain ⁇ dictator is an expected mean shading permanently at a particular site.
  • the performance counters can be stored in a database in the storage device.
  • the proposed method comprises changing an operating state of a
  • Photovoltaic module depending on the evaluation of the operating state data of one or more photovoltaic modules.
  • Modifying the operating state may, in particular an automatic ⁇ schematic changing the geometrical orientation of a
  • Photovoltaic module replacing a defective one
  • Photovoltaic module or perform a maintenance on a polluted photovoltaic module.
  • the acquisition of the operating state data of the photovoltaic module and / or the transmission of the operating state data of the photovoltaic module from the microinverter device to the memory device takes place at predetermined times.
  • the transmission of the operating state data is carried out in embodiments exclusively unidirectional of the
  • Microinvert device via the communication network to the storage device.
  • the microinverting device may detect the operating state data using a timer at regular intervals.
  • the coupling device can be set up exclusively for a unidirectional data connection to the memory device and transmit the data unidirectionally to the memory device.
  • the microinvertor device need not be queried from the outside, and the effort for the implementation of a transmission protocol in the
  • Microinverter device decreases.
  • Photovoltaic devices proposed each of which comprises a photovoltaic module, an associated Mikroinverter worn and a coupling device for communicatively coupling the Mikroinverter issued to a communication network.
  • the photovoltaic system further includes a couplable to the commu ⁇ nikationsnetztechnik memory device.
  • a respective micro inverter means is adapted to Be ⁇ operating state data of the photovoltaic module using the Kopp ⁇ averaging means to transmit via the communication network to the memory device, and by
  • Photovoltaic module to generate electrical energy generated in a power grid.
  • the photovoltaic system is suitable to the special ⁇ to perform as before or below beschrie ⁇ surrounded method for operating a photovoltaic system.
  • a respective microinverter device has a control device which at least causes the partial implementation of a proposed method. It a central control device can be provided, which causes the implementation of the proposed method using the photovoltaic system.
  • the proposed photovoltaic system has a control device which at least causes the partial implementation of a proposed method. It a central control device can be provided, which causes the implementation of the proposed method using the photovoltaic system.
  • Photovoltaic system an evaluation, which is set up for evaluating the transmitted to the storage device operating state data.
  • the storage device includes a plurality of spatially distributed storage devices that implement a cloud-based storage method.
  • Photovoltaic system proposed.
  • the manufacturing process comprises:
  • Photovoltaic modules of a particular in operation befindli ⁇ chen photovoltaic system
  • the photovoltaic modules that are not in operation may be, for example, new photovoltaic modules that are either pre-used or still to be produced. For example, in a group of photovoltaic modules, one can speak of a supply of photovoltaic modules of one type.
  • the operating state data is used in particular as in the proposed method for operating a
  • the new photovoltaic modules located to groups which are selected according to a type, such as a manufacturer code or a model code, the new photovoltaic modules. In particular, it is in the not in operation
  • Photovoltaic system are used to select non-operating photovoltaic modules, for which a favorable performance indicator, such as a high average life was determined. WUR these can be disposed on sites, for the convenient performance indicators, such as a low expected shading determined ⁇ . This way can be an improved new one
  • Photovoltaic system can be produced.
  • a respective unit such as the evaluation device, the memory device and / or the respective control device can be implemented in terms of hardware and / or software technology.
  • the respective technical unit can be configured as a device or as part ei ⁇ ner device such as a computer or a microprocessor or a programmable controller.
  • the than be formed as part of a program code or executable object respective unit as a computer program product, a radio ⁇ tion, as a routine.
  • a computer program product is proposed, which causes to units such as program-controlled devices, a photovoltaic system, the implementation of the above erläu ⁇ failed process.
  • a computer program product such.
  • a computer program means for example, as a storage medium such.
  • a storage medium such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or even in the form of a downloadable file from a server in a network provided or delivered. This can be done, for example, in a wireless communication network by the transmission of a corresponding file with the Computerprogrammpro ⁇ domestic product, or the computer program means.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a
  • Photovoltaic system according to one embodiment.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a method Operator Op ben ⁇ a photovoltaic system according to an embodiment.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a
  • Photovoltaic system according to a second embodiment.
  • 5 shows a flow chart of steps for evaluation according to a second embodiment.
  • 6 illustrates an example of a method of manufacturing a photovoltaic system.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an example of an execution ⁇ proposed photovoltaic system 1, which is adapted to perform a proposed method for operating a photovoltaic system.
  • the photovoltaic system 1 comprises several components
  • Photovoltaic devices 12, 22, 32 and a database server 8 which is an example of a storage device.
  • Photovoltaic devices 12, 22, 32 are referred to in Fig. 1 summarized by 2.
  • Each photovoltaic device 12, 22, 32 each has a photovoltaic module 13, 23, 33, one each
  • micro-inverter means 15, 25, 35 associated which will be described later than ⁇ ter.
  • the microinverter devices 15, 25, 35 are each assigned a coupling device 16, 26, 36 shown separately in FIG. 1 from the respective microinverter device 15, 25, 35.
  • the coupling devices 16, 26, 36 may alternatively also in the respective
  • the photovoltaic devices 12, 22, 32 and the database server 8 are connected by a communication network 7.
  • the communication network 7 is, for example, a section of the public Internet.
  • each of the photovoltaic modules 13, 23, 33 is connected via the respec ⁇ microinverter 15, 25, 35 with a power grid 9.
  • Photovoltaic devices 12, 22, 32 may be the same
  • Photovoltaic system 1 further (not explicitly shown)
  • Anord ⁇ tions of photovoltaic devices comprise, at geographically distant locations, for example in different cities, countries or on different continents, placed and in the same way as the ge ⁇ showed arrangement 2 with a respective power grid 9 and are coupled to the same communication network 7.
  • operating state data BZ Di 3 , BZ D 2 3 , BZD 33 of a widely distributed photovoltaic system 1 can be transmitted to a central database server 8 and stored and / or evaluated there.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a
  • Microinverter 15 such as the
  • Photovoltaic module 13 can be assigned, according to an exemplary embodiment.
  • the microinverter 15 has a DC-DC converter 181 and an inverter 182.
  • the DC-DC converter 181 is configured to receive power from the photovoltaic module 13 converted electrical voltage or current into another DC voltage.
  • the DC-DC converter 181 may further include a MPP tracking circuit, not shown, which can adapt ge so that the photovoltaic module 13 taken Strommen- that this is driven with optimum response ⁇ degrees.
  • the inverter 182 is configured to receive the voltage supplied by the DC-DC converter 181
  • the micro-inverter means 15 further comprises a measuring device 19 and two sensors S4, S5, for example, egg ⁇ NEN current sensor and a voltage sensor S4 S5.
  • the measuring device 19 is connected to the sensors S4, S5 of the
  • the sensors S1, S2, S3 may, for example, be a temperature sensor, a gyrosensor, a light sensor and the like. With the help of the sensors operating state data of the photovoltaic module 13 can be detected.
  • the microinverter device 15 furthermore has a coupling device 16, which is connected to the measuring device 19 and can be coupled to a communications network 7, such as the Internet. 2, the coupling device 16 is shown integrated in the microinverter device 15, but it can also be designed as a separate device.
  • the detected operating state data BZD 13 are transmitted via the coupling device 16 in the communication network 7.
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a proposed method for operating a photovoltaic system.
  • the method is particularly based on the photovoltaic system and the photovoltaic device of FIG. 1 and the
  • step 10 operating state data BZD 13 of FIG.
  • the sensor S4 measures a current supplied from the photovoltaic module 13.
  • the sensor S5 measures a system voltage of the power supply ⁇ network 9.
  • the sensor Sl measures a surface temperature of the photovoltaic module 13.
  • the sensor S2 is, for example, a gyro sensor, and measures a geometric orientation as a placement angle of the photovoltaic module 13.
  • the sensor S3 is a light sensor and measures a incident amount of light.
  • the corresponding measurement data are transmitted to the measuring device 19.
  • the measuring device 19 detects the measured data measured by the sensors S 1 to S 5 as part of the operating state data BZD 13 of the photovoltaic module 13.
  • the measuring device 19 can partially evaluate the detected operating state data BZD 13 . For example, by multiplying the detected current intensity by the detected voltage, the measuring device 19 can determine the instantaneous output of the photovoltaic module 13 at the output of the photovoltaic module
  • the Microinverter 15 determine and detect the specific power output as part of the operating state data BZD 13 .
  • the measuring device 19 may include a timer that counts up an operating hours counter. In this way, the measuring device 19 can detect an operating hours number as part of the operating state data BZD 13 .
  • the measuring device 19 characterizing data such as a herstel ⁇ lercode, detect a pattern code, an equipment identification number, and a site of the photovoltaic module 13 as part of the operating state data BZD. 13
  • the characteristic data can, for example, when assigning the
  • the measuring device 19 can read out the characterizing data from the photovoltaic module 13 via a communication connection (not shown).
  • a site can also by an unshown GPS sensor detects the ⁇ .
  • the measuring device 19 represents the registered operating Stand data BZD 13 to the coupling device 16 ready (Fig. 2).
  • step S20 the coupling device 16 is coupled to the communication network 7.
  • an Ethernet cable connection is made between the coupling device 16 and the communication network 7 for this purpose, whereupon the coupling device 16 is assigned an IPv4 or IPv6 address by means of an address assignment protocol such as DHCP.
  • step S30 the coupling device 16 transmits the operating state data BZD 13 provided by the measuring device 19 from the microinverter device 15 via the communication network 7 to the database server 8.
  • the transmission can in particular be encrypted.
  • step S40 the DC power supplied from the photovoltaic device 13 is converted by the DC-DC converter 181 and reversed by the inverter 182.
  • the alternating current thus obtained is fed into the power supply network 9. In this way, that of the
  • Photovoltaic device 13 supplied as DC supplied electrical energy as AC in the power grid 9.
  • step S40 of supplying electric power is performed continuously.
  • Step S10 of acquiring operating state data occurs at regular first intervals.
  • Step S30 of transmitting operating state data occurs at regular second intervals.
  • the steps S10 and S30 may be sequentially ⁇ SUC gene or carried to each other independently in parallel.
  • Step S20 takes place once upon commissioning of a respective photovoltaic device 12, 22, 32.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a pre-schla ⁇ genes photovoltaic system 1 in a secondmittedsbei ⁇ game.
  • the respective photovoltaic modules 13, 23, 33 are there to understand ⁇ in each case as a closed structural unit, each having a plurality of solar cells 14, 24, 34th
  • Each microinverter device 15, 25, 35 is assigned a control device 17, 27, 37.
  • the coupling devices 16, 26, 36 are each configured for wireless communication.
  • the illustrated arrangement 2 of photovoltaic devices 12, 22, 32 includes wireless access points 71, 72, such as WLAN routers, which are within range of the coupling devices 16, 26, 36. Establishing a wireless connection between a respective coupling device 16, 26, 36 and a
  • WLAN router 71, 72 via a respective wireless connection ⁇ link 74, 75, 76.
  • the wireless router 71, 72 are wired to the communication network 7, such as a section of the Internet, connected.
  • the coupling devices 16, 26, 36 are indi rectly ⁇ in this way via the wireless links 74, 75, 76 connected to the communication network. 7
  • FIG. 4 also shows a cloud 70, which is a portion of the communication network 7. Elements in the Cloud 70 are communicatively linked.
  • the cloud 70 shown in Fig. 4 comprises program-controlled SpeI ⁇ cher Anlagenen 81, 82, 83 that perform a cloud-based dispensing ⁇ te database software.
  • the memory devices 81 can therefore be spatially distributed over several locations.
  • the storage devices 81, 82, 83 together form the storage device 8 of the photovoltaic system 1.
  • the cloud 70 furthermore comprises a central evaluation device 10.
  • the evaluation device 10 can also be implemented by a plurality of program-controlled devices distributed over several locations, which execute a cloud-based, distributed evaluation software.
  • the evaluation device 10 is coupled to the storage device 8.
  • the photovoltaic system of Fig. 4 has a further wireless router 73 and a display device 78, as example ⁇ , a smart phone, on which an application is executed.
  • the smartphone 78 is connected to the communication network 7 via a wireless link 77 between the WLAN router 73 and the display device 78.
  • BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 different photovoltaic modules 13, 23, 33 compared to each other, performance indicators for selected groups of photovoltaic modules 13, 23, 33 as a function of the transmitted operating state data BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 determines determined , and the evaluated operating state data BZD 13 ,
  • BZD 23 BZD 33 and the specific performance indicators stored in the storage device 8.
  • Fig. 5 shows an example of an evaluation process of operating status data BZD 13, BZD 23, BZD 33 as part of a Be ⁇ driving method of the photovoltaic system 1, for example from FIG. 1 or 4.
  • step S50 the evaluation unit 10 compares the 33 known from the operating state data BZD 13, BZD 23, BZD 33 Output data of different photovoltaic modules 13, 23, which are constructed in substantially the same or adjacent sites. If the power is reduced only in certain periods of time, a corresponding photovoltaic module 13, 23, 33 is detected as partially shaded and example ⁇ an operator informed that an intervention is required. If it is permanently diminished, it will Photovoltaic module 13, 23, 33 detected as dirty, defective or incorrectly mounted.
  • step S60 the evaluation device 10 determines by comparison of the current power outputs of
  • Photovoltaic Modules 13, 23, 33 By comparing the degrees of grading with the current operating hours numbers known from the operating state data BZ D13, B Z D23, B Z D33, the evaluation device 10 determines aging rates of
  • the evaluation device 10 compares the aging rates of different
  • Photovoltaic modules 13, 23, 33 of the same type are Photovoltaic modules 13, 23, 33 of the same type.
  • Photovoltaic modules 13, 23, 33 of the same type upwards by more than a predetermined threshold value, it is determined that there is a warranty due to aging too quickly and an intervention is required.
  • step S65 the evaluation device 10 compares the power outputs of photovoltaic modules 13, 23, 33 with different geometric orientations at substantially identical locations and determines an optimal geometric orientation at the installation location, i. H. a geometric orientation in which the relevant
  • Photovoltaic module 13, 23, 33 achieved a maximum power output.
  • the geometri ⁇ cal orientation of the particular optimal geometric orientation deviates, it is then determined that an intervention is required. If it is determined at one of steps S50, S60, S65 that an intervention is required, 10 causes the evaluation ⁇ device in step S71, S73 and S75 each have an indication that an intervention, such as a cleaning, maintenance, a Exchange, a change of the site or an adjustment of the geometric orientation of a
  • Photovoltaic module 13, 23, 33 is required. An intervention is used to change the respective operating state of the
  • the evaluation device 10 is, for example via the Ad ⁇ ge worn 78 the operator of a photovoltaic module 13, 23, 33 an indication that intervention is required.
  • the evaluation device 10 can communicate with a service system of a system supplier and issue a service call or a warranty default message.
  • the evaluation device 10 can also be connected via the communication network 7 by means of a control device 17 for the
  • Actuator of a respective photovoltaic module 13, 23, 33 drive such that the geometric orientation of the
  • Photovoltaic module 13, 23, 33 is adjusted.
  • the evaluation unit 10 performs analysis in which ge to external influences for the photovoltaic system 1 ⁇ concluded from the operating state data BZD 13, BZD 23, BZD 33.
  • ge to external influences for the photovoltaic system 1 ⁇ concluded from the operating state data BZD 13, BZD 23, BZD 33.
  • meteorological parameters such as the position-dependent radiation-Sonnenein ⁇ or cloudiness and / or the wind direction.
  • a state of the power supply network 9 in the specific geographical area can be deduced.
  • step S90 the evaluation device 10 creates time series using the operating state data BZD 13 , BZD 23 , BZD 33 stored in the storage device 8 and determines performance indicators for selected ones from the time series Photovoltaic modules 13, 23, 33. For example, yields of selected photovoltaic modules 13, 23, 33 from different past years and months may be compared to each other to determine the average rate of aging of photovoltaic modules 13, 23, 33 of a respective type (an example of a performance indicator) expected yields at a respective site (another example of a bathin ⁇ dikator) to recognize.
  • a yield is a value determined by temporally integrating a power output over a predetermined period of time.
  • the evaluation device 10 can store corresponding information in the memory device 8. By averaging, a performance indicator may be determined that indicates the average expected life of photovoltaic modules 13, 23, 33 of a particular type.
  • the particular performance indicators will be linked by the evaluation unit 10 with the respective types such as manufacturing steller- and / or model code, and / or linked to the on ⁇ wolfsort, in a database of the storage device 8 is stored for later use.
  • Memory device 8 stored performance indicators can be updated accordingly.
  • Fig. 6 illustrates an example of a method of manufacturing a new photovoltaic system.
  • a photovoltaic system 1 is shown, which described in the preceding embodiments was and is already in operation.
  • the communication network 7 is further coupled to a photovoltaic module selection unit 11.
  • a first step S100 which is angedeu ⁇ tet by block arrows, the groups shown on the top right in Fig. 6 3, 4, 5 new photovoltaic modules 113 are 123, 133 sneakge ⁇ represents.
  • the photovoltaic modules 113, 123, 133 provided can be new, pre-used or still-to-be-produced photovoltaic modules which are provided for installation in the photovoltaic system 6 to be produced.
  • the photovoltaic modules 113, 123, 133 provided are grouped into groups 3, 4, 5 on the basis of matching characteristic information such as a type, ie manufacturer codes and / or model codes.
  • matching characteristic information such as a type, ie manufacturer codes and / or model codes.
  • FIG. 6 veranschauli ⁇ chen same geometric forms, ie squares, circles, triangles, each matching characteristic Informatio ⁇ NEN.
  • Photovoltaic Modules 113 the same type as the photovoltaic modules of the photovoltaic system 13 in operation 1, the riding ⁇ be provided photovoltaic modules 123 are of the same type with the photovoltaic modules 23 and the provided
  • Photovoltaic modules 133 are identical to the
  • step S110 information about desired properties of the photovoltaic system 6 to be produced, such as a desired yield, a cost framework, a planned site, etc., is provided to the photovoltaic module selection device 11.
  • the photovoltaic module selector 11 selects from the information provided about the desired characteristics of the device to be manufactured
  • the photovoltaic module selector 11 selects only those of
  • Photovoltaic modules 113, 123, 133 from the groups 3, 4, 5, have shown for the corresponding type photovoltaic modules 13, 23, 33 of the operating photovoltaic system 1 at a comparable exhibition location a correspondingly long mitt ⁇ lere operating time and a desired yield.
  • the selection can be the automatic initiation of an order or the production of the provided
  • Photovoltaic modules 113, 123, 133 include.
  • step S130 by arranging and assembling the selected photovoltaic modules 113, 133, the photovoltaic system 6 to be produced, which is shown at the bottom right in FIG. 6, is manufactured.
  • Photovoltaic system 6 has several
  • Photovoltaic devices 112, 132 comprise a respective one of the selected photovoltaic modules 113, 133 and an associated microinverter device 115, 135. Each of the
  • Photovoltaic devices 112, 132 may further optionally include a coupling device, not shown, for coupling to the communication network 7.
  • Module type is arranged optimal site.
  • Photovoltaic module selector 11 causes so far arranging the photovoltaic modules 113, 133 by, for example, displaying instructions for installers on the display 78 shown in FIG. 4.
  • step S140 the microinverters 115, 135 are connected to the power grid 9.
  • the proposed production method uses operating state data that is used in the operation of another
  • Photovoltaic system were recorded and evaluated. This gives an improved photovoltaic system 6 with a higher reliability and to ⁇ higher yield, than is possible at a conven tional ⁇ conception.
  • the acquisition and availability of historical operating status data in a central database enables on the one hand a reliable operation of already operating plants and on the other hand a simplified production of new efficient plants.
  • Ethernet cable connection and a wireless Wi-Fi connection can also be done, for example, via GSM,
  • connections and coupling devices 16, 26, 36 can be used which are only for exclusively unidirectionally transmitting operating state data from the microinverter device
  • the specified process steps are not specified in the order explained.
  • the steps may be executed at the In ⁇ game partially simultaneously or in a modified order.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine beim 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) erfolgt: für jede Photovoltaikeinrichtung (12, 22, 32), Erfassen (S10) von Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) mit Hilfe der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35); Koppeln (S20) der Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) an ein Kommunikationsnetzwerk (7); Übertragen (S30) der Betriebszustandsdaten (BZD13, BZD23, BZD33) 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). Eine Photovoltaikanlage (1) umfasst Photovoltaikeinrichtungen (12, 22, 32) mit jeweils einem Photovoltaikmodul (13, 23, 33), einer Mikroinvertereinrichtung (15, 25, 35) und einer Kopplung an ein Kommunikationsnetzwerk (7), und eine Speichervorrichtung (8). Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage (6) werden zuvor erfasste Betriebszustandsdaten (BZD 13, BZD23, BZD33) bekannter Photovoltaikmodule berücksichtigt.

Description

Beschreibung Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage,
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, I2C- 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 Di3 , B Z D23 , B Z D33 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 BZD13 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 D13 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 D13 des Photovoltaikmoduls 13. Die Messeinrichtung 19 kann die erfassten Betriebszustandsdaten B Z D13 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 D13 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 D13 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 D13 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 BZD13 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 BZD13 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 BZD13, BZD23, BZD33 mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 10 in der Cloud 70, die ein verteiltes Auswerteverfahren durchführt. Dabei werden in der Speichervorrichtung 8 gespeicherte Betriebszustandsdaten
BZD13, BZD23, BZD33 verschiedener Photovoltaikmodule 13, 23, 33 miteinander verglichen, Leistungsindikatoren für ausgewählte Gruppen von Photovoltaikmodulen 13, 23, 33 als Funktion der übertragenen Betriebszustandsdaten BZD13, BZD23, BZD33 be- stimmt, und die ausgewerteten Betriebszustandsdaten BZD13,
BZD23, BZD33 sowie die bestimmten Leistungsindikatoren in der Speichervorrichtung 8 gespeichert.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für einen Auswertevorgang von Be- triebszustandsdaten BZD13, BZD23, BZD33 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 BZD13, BZD23, BZD33 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 BZD13, BZD23, BZD33 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 BZD13, BZD23, BZD33 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 BZD13, BZD23, BZD33 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 I2C-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.

Claims

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).
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