HMI-Techniken für die Industrie können auch zur Überwachung von Solarkraftwerken dienen

Solarpark-Daten übers Internet visualisieren

Mit web-gestützten Bedien- und Visualisierungs-Lösungen wie der von WEBfactory, die Datenlogger und Energie-Management-Software umfasst, lassen sich auch große Solarparks überwachen. Sie geben Einblick in die Anlagen und ermöglichen es so, aus dem vorhandenen Sonnenlicht stets das Optimum an Energie herauszuholen.

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Je ein »WEBfactory Datalogger« pro Teilanlage sammelt die Daten der Wechselrichter.

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Je ein »WEBfactory Datalogger« pro Teilanlage sammelt die Daten der Wechselrichter.

Die Energiemenge, die mit einer Solaranlage gewonnen werden kann, ist bekanntlich übers Jahr betrachtet nicht konstant. Verschiedene Faktoren wie Sonnenstand, Bewölkungsgrad und Temperatur der Solarmodule haben Einfluss auf die Energieausbeute. Herauszufinden, ob eine Anlage unter den gegebenen Bedingungen tatsächlich nicht mehr Energie gewinnen kann oder ob ein Problem vorliegt, ist daher nicht ganz trivial. Zur Funktionsüberwachung der Anlage setzt man üblicherweise an den Wechselrichtern an. Durch Auslesen aller Wechselrichter-Werte wie Gleich- und Wechselstrom sowie Gleichund Wechselspannung ist jeweils die aktuelle Leistung ermittelbar. Überwachen lassen sich zudem Sonneneinstrahlung sowie Modul- und Umgebungstemperaturen. Mit diesen Werten kann der Betreiber jederzeit darauf schließen, ob die Anlage optimal läuft. Ist dies nicht der Fall, lässt sich zudem ermitteln, wo genau im jeweiligen Teilpark ein Problem vorliegt.

Bei Cottbus entstand 2010 auf dem Gelände eines alten Kohlekraftwerks der Solarpark Zerre. Federführend bei Planung und Bau war GermanSolar. Der Solarpark wurde auf einem 20 ha großen Baufeld errichtet und besteht aus acht Teilparks mit einer Leistung von jeweils etwa 1 MWp (Megawatt peak – Maßeinheit für die maximale Leistung), so dass die Maximalleistung der Anlage 8 MWp beträgt. Auf einer Holzständerkonstruktion sind in zwei Reihen insgesamt 40.000 Solarmodule montiert. 564 Wechselrichter wandeln den erzeugten Gleichstrom vor der Netzeinspeisung in Wechselstrom um.

Prozessdaten sammeln

Zur Überwachung des Solarparks und zur Prozessvisualisierung dient eine Hard- und Software-Lösung des auf web-gestütztes Bedienen und Beobachten spezialisierten, in Buchen ansässigen Unternehmens WEBfactory. Pro Teilanlage ist eine SPS im Einsatz, die die Sensorik zum Messen von Sonneneinstrahlung und Temperaturen verwaltet und die Daten an den »WEBfactory Datalogger« der jeweiligen Teilanlage übergibt. Der eingesetzte Datenlogger, ein lüfterloser Industrie-PC für den Schaltschrankeinbau, sammelt zudem die Daten der Wechselrichter. Die zu überwachenden Wechselrichter werden per RS-485 miteinander verbunden. Ein Umsetzer wandelt die RS-485-Daten für den Datenlogger ins Ethernet-Protokoll. So lassen sich beliebig viele Wechselrichter an den Datenlogger anschließen. Dieser dient als reiner Datensammler, kann aber auch gleich vor Ort Daten auswerten.

Generell vermag der Datenlogger Informationen mit allen gängigen SPS-Steuerungen über native Treiber oder eine OPC-Schnittstelle auszutauschen. Die Prozessdaten werden in einer SQL-Datenbank gespeichert und anschließend dem übergeordneten System zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Im Solarpark Zerre wird die Datenübertragung zum zentralen Datenserver per UMTS erledigt. Wo die nötigen Kabel vorhanden sind, ist auch eine leitungsgebundene Übertragung möglich. Zusammen mit der Software »WEBfactory 2010 Embedded« lassen sich bei Bedarf Prozessdaten aber auch vor Ort im Datenlogger auswerten und visualisieren. Störmeldungen werden direkt aus dem Solarpark per E-Mail an den zuständigen Mitarbeiter verschickt.

Für die übersichtliche Darstellung der gesammelten Daten in Form von KPI-Cockpits (Key Performance Indicator bzw. Leistungskennzahl) ist das web-gestützte Energie-Management-System (EMS) von WEBfactory zuständig. »Mit der Software lassen sich flexibel und transparent alle relevanten Komponenten und Informationen im Solarpark darstellen«, erläutert Harald Kallauke, Projekt-Manager bei GermanSolar. Während Investoren im Wesentlichen interessiert, welche Erträge die Anlage bringt, sind der Anlagenbetreiber und der Instandhalter an detaillierteren Informationen interessiert. »Im Solarpark Zerre galt es, über 20 verschiedene Sichten auf den Prozess zur Verfügung zu stellen«, verdeutlicht Kallauke. »Hier leistet das eingesetzte System gute Dienste: Wer die nötigen Berechtigungen hat, kann nach dem Einloggen in einem Konfigurator mit ein paar Mausklicks eine bestimmte Visualisierung zusammenstellen. Meldet sich der jeweilige Benutzer dieser Visualisierung dann an, wird er nicht mit allen Informationen der Anlage überfrachtet, sondern erhält eine übersichtliche Darstellung der für ihn relevanten Daten.« Wer an detaillierteren Informationen interessiert ist, kann via Internet bis auf die Daten der Wechselrichter zugreifen.

1. Teil: Solarpark-Daten übers Internet visualisieren
2. Teil: Data Warehouse mit rollengestützter Benutzerzugriffssteuerung