Internetkommunikation der Solaranlage, 2019
Seit 2013 arbeitet unsere Solaranlage weitgehend störungsfrei. Kleinere Fehler, wie etwa der Austausch eines Schützes in den Zuleitungen, konnten wir mittels Anleitungen, die über Smartphone weitergegeben wurden, immer beheben. Eine generelle Bedeutung allerdings kommt einem guten Batteriemanegament zu.
Dabei geht es um den Erhalt einer möglichst langen Lebensdauer der Blei-Gel-Batterien. Obwohl der Wechselrichter das in Eigenregie regelt, so sollten doch tiefere Entladungen unter 30 – 40% Restladung vermieden werden. Hierzu ist eine Kontrollmöglichkeit über das Internet von Deutschland aus wünschenswert, um unseren Partnern die richtigen Tipps geben zu können.
2019 wurde während eines Begegnungsbesuchs ein Datenlogger, ein Strahlungs- und Temperatursensor und ein Mobilfunkrouter installiert. Die Wechselrichter und die Sensoren wurden mit dem Datenlogger verkabelt. Die Daten werden in das „Sunnyportal“ von SMA gesendet und sind weltweit abrufbar.
Direkt neben den Solarmodulen wurde der Strahlungssensor im gleichen Winkel zur Sonne montiert, der Temperatursensor zur Messung der Modultemperatur unter ein Modul geklebt. Die Kabel zur Stromversorgung und zur Datenübertragung über RS 485 folgen der schon bestehenden Verkabelung durch das Wellblech.
Im Innenraum mussten viele Kommunikationskabel verlegt und an die jeweiligen Geräte angeschlossen werden. Die Kommunikation verläuft durch eine Bus-Leitung (RS 485-Bus) und ist adressbasiert. Ein etwas neuralgischer Punkt war der (deutsche) Mobilfunkrouter, der mit einer tansanischen SIM-Karte arbeiten muss.
Außerdem musste ein guter Platz für den Router gefunden werden, denn die Signalstärke am Ort ist nur mäßig. Mit langen Kabeln wurde viel hin- und her experimentiert.
Am Ende funktionierte alles hervorragend!
Der begleitende Lehrer hatte auch eigens für die Installation dieser Kommunikationsanlage ein 2-tägiges Schulungsseminar bei SMA absolviert.
Die Anlage liefert uns nun ständig wertvolle Daten über ihre Funktion nach Deutschland. Einige davon stellen wir in den folgenden Diagrammen vor. Zum Schluss zeigen wir, wie Sie sich selbst in das Sunnyportal einloggen und alle Daten unserer Solaranlage auch selbstständig abrufen können.
Es ist zu beachten, dass die Zeit in allen Diagrammen deutscher Ortszeit entspricht. Für Tansania gilt eine Zeitverschiebung von + 2h. Man muss also in allen Diagrammen +2 Stunden rechnen, um die tansanische Ortszeit zu erhalten. Man sieht dann auch, dass die Tageshelligkeit ungefähr von 07:00 – 19:00 Uhr (tansanische Zeit) reicht.
Das mit Abstand wichtigste Diagramm ist dasjenige über den Verlauf des Ladezustandes der Batterien. Es zeichnet den aktuellen Ladezustand in % über der jeweiligen Zeit von Mitternacht bis Mitternacht für den jeweiligen Tag auf.
Im Folgenden wird stets Bezug auf die abgelesene Zeit genommen. Am Ort des tatsächlichen Geschehens ist es dann also 2 Stunden später!
Das Diagramm zeigt, dass der Ladezustand um Mitternacht etwa 65% betragen hat und dann im Laufe der Nacht weiter abgesunken ist. Um 06:30 Uhr ist der tiefste Punkt der Entladung erreicht (50% Restladung) – perfekt! Anschließend geht die Sonne auf und die Batterien werden wieder geladen.
(Zum Vergrößern des Diagramms bitte anklicken)
Die Ertragsdiagramme zeigen Leistung und Energie in frei wählbaren Zeiträumen.
So sieht man im oberen Bild die jeweilige Leistung in kW für den 26.11.2019 über der Uhrzeit aufgetragen.
Das untere Bild veranschaulicht die produzierte Energie in kWh für den ganzen Monat, wobei jeder Tag seinen eigenen Balken hat.
Häufig produziert die Anlage offenbar zwischen 15 und 20 kWh täglich,wobei der 13.11. ein besonders dunkler und damit ertragsschwacher, der 21.11. hingegen ein besonders sonnen- und ertragsreicher Tag war.
(Zum Vergrößern des Diagramms bitte anklicken)
Wie wir noch sehen werden, ist die empfangene Energiemenge nicht nur von der Strahlung des Tages abhängig, sondern auch davon, ob die Energie überhaupt abgenommen wird. Bei voll geladenen Batterien regelt sich die Anlage ab!
Die beiden Strahlungsdiagramme, erstellt von unserem Strahlungssensor, bestätigen die Vermutungen über das Wetter. Aufgetragen ist die Strahlungsintensität der Sonne, ausgedrückt in Watt pro Quadratmeter. Man sieht, dass der 13.11.2019 tatsächlich ein sehr strahlungsarmer Tag war (max. Intensität 420 W/m²), der 21.11.2019 hingegen ein sehr strahlungsreicher Tag (max. Intensität 1160 W/m²):
Ein genauer Blick auf die Auswertungen erlaubt interessante Rückschlüsse. Dargestellt wird dies am Beispiel des 16. Oktober 2019. Es war ein sehr sonniger Tag, wie das Strahlungsdiagramm zeigt (folgendes Bild):
Betrachtet man nun die zugehörigen Tagesdiagramme (oberes Bild: Leistung, mittleres Bild: Batterieladezustand, unteres Bild: abgenommene Energiemenge) so fällt auf, dass in den Nachmittagsstunden nur sehr wenig Solarstrom erzeugt wurde, obwohl doch noch so viel Sonnenstrahlung vorlag:
Deutlich erkennbar:
Zwischen 10:00 und 11:00 sinkt die abgenommene Leistung rapide ab.
Die Ursache liegt auf der Hand:
Die Schule hat nicht genug Strom abgenommen.
Bereits um 10 Uhr (abgelesene Zeit) waren die Batterien beinahe voll, und der laufende Tagesbetrieb erforderte nur wenig Elektrizität. In der Folge hat sich die Anlage abgeregelt, um die Batterien nicht zu überladen.
Das Ladezustandsdiagramm der Batterien bestätigt dies.
Man sieht deutlich, wie zwischen 10 Uhr und 11 Uhr die Batterien bereits über 90 % geladen sind und der Wechselrichter eine weitere Aufladung unterbindet. Die Sonne scheint natürlich weiterhin mit voller Stärke – schade um die nicht genutzte Solarenergie…
