Warum arbeiten Solarkraftwerke ineffizient?
2022-11-03 15:20
Die Effizienz eines Solarkraftwerks wird von vielen Faktoren beeinflusst, von Staub, Schmutz, Pollen und Schattenwurf von Bäumen bis hin zum Ausfall verschiedener Teile, Stecker und Kabel. Um den besten Return on Investment zu gewährleisten, ist es wichtig, Probleme genau zu identifizieren und rechtzeitig zu beseitigen. All dies wird von der Überwachungsausrüstung des Solarkraftwerks erledigt, mit Ausnahme von physischen Reparaturen und dem Austausch von Ausrüstung.
Herstellerversprechen und Realität unterscheiden sich
Die PV-Wechselrichter einiger Hersteller verfügen über integrierte Überwachungslösungen, mit denen Sie die erzeugte Strommenge oder mehrere andere Parameter anzeigen können. Wer die Besonderheiten von Solarkraftwerken kennt, versteht jedoch sehr gut, dass dies nur ein Tropfen auf den heißen Stein ist. Die Kenntnis nur eines oder weniger Parameter macht es unmöglich, die Effizienz des Kraftwerks vollständig zu beurteilen, die ihn beeinflussenden Nuancen zu erkennen und mögliche Ausfälle oder Energieverluste aufgrund von Vernachlässigung vorherzusehen.
Standardüberwachungstools überwachen mehrere Parameter in Bezug auf die von der Solaranlage erzeugte Energie und Leistung. Diese Daten werden normalerweise alle 15 Minuten aktualisiert. Um besser zu verstehen, wie das Solarkraftwerk funktioniert, hat unser Wissenschaftlerteam ein Überwachungstool entwickelt, das durchschnittlich 25 Parameter erfasst und die Daten alle 10 Sekunden aktualisiert. Zehnmal mehr Daten ermöglichen es den Vorgesetzten, eine äußerst genaue Überwachung sicherzustellen und auf Probleme in Echtzeit zu reagieren.
Unsere internen Daten zeigen, dass Solaranlagen selten ihre deklarierte Maximalleistung erreichen. Denn sie werden getestet und ihre maximale Leistung wird unter Laborbedingungen ermittelt, die in der Realität selten erreicht werden. Die Erfahrung von Inion Software zeigt, dass die Einstellung der Hersteller einen großen Einfluss hat: In vielen Fällen geben die Dokumentationen billiger Geräte, die außerhalb der Europäischen Union (EU) produziert wurden, die maximale Leistung an, die unter idealen Bedingungen erreicht werden kann, während EU-Hersteller die minimale Menge berechnen Strom, den ihre Kraftwerke unter idealen Bedingungen produzieren. Mit anderen Worten, es ist praktisch unmöglich, die von den Billigproduzenten angegebenen Zahlen in der Realität zu sehen, während Kraftwerke aus der EU eine noch höhere Produktion erzielen können.
Auch kleine Dinge können eine große Wirkung haben
Allerdings kann der Wirkungsgrad auch zweier identischer Solarkraftwerke, die an unterschiedlichen Standorten installiert sind, erheblich voneinander abweichen. Nicht nur aufgrund von Bewölkung, Saisonalität, Ausrichtung oder Neigung des Daches, sondern auch aus vielen anderen Gründen.
Unsere Untersuchungen zeigen, dass selbst eine kleine Fläche des Solarmoduls, beispielsweise durch herabfallende Blätter, Schmutz oder den Schatten eines Baums oder Buschs, den Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks erheblich verringert. In einigen Fällen kann sogar ein Zehntel der bedeckten Fläche die Gesamtproduktion um bis zu 30 % reduzieren. Daher spielen die regelmäßige Reinigung von Solarmodulen, das Beschneiden der umgebenden Vegetation und ähnliche Wartungsarbeiten eine entscheidende Rolle.
Die folgende Infografik zeigt, wie sich die Effizienz des Kraftwerks verringert, wenn Blätter auf eines der Panels fallen:
Nicht alle Probleme werden erkannt und so einfach gelöst. Solarkraftwerke sind voll von Geräten, Anschlüssen und anderen Komponenten, die ausfallen oder unerwartet getrennt werden können. Dadurch kann die Stromproduktion reduziert oder sogar ganz eingestellt werden. Es gibt viele verschiedene Beispiele. Die von uns gesammelten Informationen zeigen, dass ein häufiges Problem bei Solarkraftwerken die Erwärmung der Lagerbestände ist. Sie sind normalerweise in geschlossenen Schränken untergebracht, die sie vor Regen, Schnee und anderen Umwelteinflüssen schützen, aber dies birgt die Gefahr einer Überhitzung.
Schon kleinste Nuancen, wie schlecht abgedichtete Verbindungen, können Probleme bereiten. Durch sie eindringende Feuchtigkeit kann den ordnungsgemäßen Betrieb beeinträchtigen. Beispielsweise können von Morgentau betroffene Wechselrichter den Isolationswiderstand falsch messen und nicht rechtzeitig starten. Ein durchschnittlicher Solarpark kann durch einen solchen Ausfall Tausende von Euro an Einnahmen pro Jahr verlieren.
Die zweite Infografik zeigt, wie die drei Solarkraftwerke funktionieren. Aufgrund schlecht abgedichteter Verbindungen starten zwei nicht rechtzeitig:
Besonders wichtig ist die Qualität der Überwachung
Es gibt Dinge, die lassen sich einfach nicht reparieren oder verbessern – es ist normal, dass Solaranlagen an bewölkten Tagen und im Winter weniger Strom erzeugen und ihre Effizienz durch Verschleiß sinkt. Der letztgenannte Faktor bestimmt normalerweise einen leichten Produktionsrückgang von bis zu 0,5 % pro Jahr. Mit anderen Worten: Wenn Ihr Solarpark im ersten Jahr 10.000 kWh Strom produziert hat, sollte er im zweiten Jahr immer noch etwa 9.950 kWh produzieren. Dies sind nur theoretische Berechnungen, da nicht jedes Jahr identische Wetterbedingungen auftreten. Um jedoch normale Schwankungen von Anomalien unterscheiden zu können, ist ein hochwertiges und zuverlässiges Überwachungssystem notwendig.
Es ist marktüblich, dass die Betriebsleistung eines Solarkraftwerks mithilfe eines Sonneneinstrahlungssensors berechnet wird. Sie zeigt an, ob die Solaranlage so viel Strom produziert, wie es die Wetterbedingungen zulassen. Allerdings kann dieser Sensor die realen Wetterbedingungen nicht immer genau wiedergeben, da er aufgrund von Staub und Schmutz oft nicht mit voller Leistung arbeitet. Daher können Solarparkbesitzer nicht immer sehen, ob Strom effizient produziert wird. Um den Betrieb des Kraftwerks genauer zu sehen, hat unser Team von Wissenschaftlern ein einzigartiges Überwachungssystem entwickelt, das keinen Sonnenstrahlungssensor benötigt. Die Effizienz des Solarkraftwerks wird mit der Arbeit benachbarter Kraftwerke verglichen.
Wenn beispielsweise eine Solaranlage an sonnigen Tagen weniger Strom produziert als andere Anlagen in derselben Region, ist dies ein Signal dafür, dass die Anlage nicht voll ausgelastet ist.
Die folgende Infografik zeigt die Kapazität eines Kraftwerks, gemessen mit einem Sonneneinstrahlungssensor und gemessen durch Mittelwertbildung in der Region (Rot zeigt die mit einem Sonneneinstrahlungssensor gemessene Referenzproduktion an, während Grün die PV-Erzeugung zeigt).
Solarkraftwerke treten in eine neue Phase ein, in der die sich schnell verbessernde Überwachungsausrüstung es dem Kraftwerk ermöglichen wird, Strom effizienter zu produzieren.