DE19859732A1 - Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Photovoltaikanlage und einer Zentrale - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Photovoltaikanlage mit mindestens einem Solarmodul (1) und einer Zentrale (4), wobei die Daten über eine Netzleitung (3) zwischen dem mindestens einem Solaramodul (1) und der Zentrale (4) im Wechsel mit der von dem mindestens einem Solarmodul (1) erzeugten Energie übertragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwi­ schen einer Photovoltaikanlage mit mindestens einem Solarmodul und einer Zentrale.

Bei modernen Photovoltaikanlagen, die sich in der Regel aus einer Vielzahl von Solarmodulen zusammensetzen, sind die Solarmodule bereits mit einem Wechselrichter ausgestattet und über Wechselstrom-Netzkabel sowohl untereinander als auch mit einer Zentrale verbunden, die die erzeugte Energie in das öffentliche Stromnetz einspeist. Insbesondere bei großen Photovoltaikanlagen ist es wünschenswert, den Betriebszustand der einzelnen Solarmodule überwachen zu können. Gerade bei Ausfall eines Moduls ist es für eine rationelle Reparatur der Anlage notwendig, möglichst rasch das ausgefallene Modul loka­ lisieren zu können.

Bisher sind zwei Verfahren zur Diagnose des Betriebszustandes von Solarmodulen von Photovoltaikanlagen bekannt. Beim ersten Verfahren wird mit zusätzlichen Leitern in den Verbindungs­ kabeln zwischen den Solarmodulen und der Zentrale ein Bus- System aufgebaut, in dem eine Datenübertragung zwischen der Zentrale und den einzelnen Solarmodulen realisiert wird. Beim zweiten Verfahren wird auf das Netzsignal ein hochfrequentes Signal mit den zu Diagnosezwecken zu übertragenden Daten zwi­ schen der Zentrale und den einzelnen Solarmodulen aufmodu­ liert. Beide Verfahren haben jedoch Nachteile. Beim ersten Verfahren ist ein zusätzlicher Verkabelungsaufwand notwendig, wodurch die Photovoltaikanlage in ihrer Herstellung verteuert wird. Auch das zweite Verfahren ist in der Realisierung rela­ tiv aufwendig, da für die Modulation des Netzsignals sowohl an den Modulen als auch in der Zentrale weitere elektronische Komponenten zur Modulation und Demodulation vorgesehen werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Diagnose des Betriebszustandes der einzelnen Solarmodule einer Photovoltaikanlage zu schaffen, die preis­ günstig zu verwirklichen ist.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Daten über eine Netzleitung zwischen dem mindestens einen Solarmodul und der Zentrale im Wechsel mit der von dem mindestens einen Solarmo­ dul erzeugten Energie übertragen werden. Nach diesem Verfahren werden die Energie und die Dateninformationen über dieselbe Leitung im Zeitmultiplexverfahren übertragen. Ein zusätzlicher Verkabelungsaufwand ist zur Durchführung dieses Verfahrens also nicht erforderlich. Außerdem weisen die Solarmodule mit integriertem Wechselrichter bereits Einrichtungen zur Impuls­ erkennung für die Netzfrequenzmessung auf, die für die Daten­ übertragung mitbenutzt werden können. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen also die Solarmodule nicht verändert werden. Das Verfahren lässt sich damit ohne großen zusätzlichen Hardware-Aufwand realisieren und kann auch nach­ träglich bei bereits bestehenden Photovoltaikanlagen verwirk­ licht werden.

Zweckmäßigerweise kann der Wechsel zwischen der Energieüber­ tragung und der Datenübertragung durch einen Rechner gesteuert werden. Da die zu übertragenden Datenmengen relativ gering sind, reicht eine ein- bis zweisekundige Unterbrechung der Energieübertragung vom Solarmodul zur Zentrale für die Daten­ übertragung vollständig aus.

Insbesondere bei Photovoltaikanlagen mit einer großen Zahl von Solarmodulen können Daten über den Betriebszustand des minde­ stens einen Solarmoduls zur Zentrale übertragen werden, nach­ dem von der Zentrale eine entsprechende Adresskennung an das mindestens eine Solarmodul übertragen wurde. Dadurch ist ge­ währleistet, dass die übermittelten Betriebsdaten genau einem bestimmten Modul zugeordnet werden können. Bei Ausfall eines Moduls ist dieses rasch zu lokalisieren. Vorzugsweise können die Betriebszustandsdaten vom Rechner ausgewertet werden, der außer den Daten zweckmäßigerweise auch gleich den Einbauort des Moduls anzeigen kann.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Photovoltaikanlage, ins­ besondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit mindestens einem Solarmodul, das über eine Netzleitung mit einer Zentrale verbunden ist, die eine Schaltvorrichtung zur Unterbrechung der Energieübertragung und eine Einrichtung zur Einspeisung und zum Empfang von Daten in die Netzleitung auf­ weist. Die Zentrale kann zudem einen Rechner aufweisen oder mit einer Rechnerschnittstelle, an die ein externer Rechner anschließbar ist, ausgestattet sein. Das mindestens eine Solarmodul kann in an sich bekannter Weise einen Wechselrich­ ter und eine Einrichtung zum Empfang und Senden von Daten über die Netzleitung aufweisen. Bei Photovoltaikanlagen mit mehre­ ren Solarmodulen ist es außerdem zweckmäßig, daß in die Ein­ richtung zum Empfang und Senden von Daten eine Adresskennung des Solarmoduls einprogrammierbar oder bei der Fertigung fest einspeicherbar ist. Durch die Zuordnung einer bestimmten Adresskennung zu einem bestimmten Solarmodul können die über­ mittelten Betriebsdaten eindeutig zugeordnet werden.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage sowie das erfindungsgemä­ ße Verfahren anhand des beigefügten Blockschaltbildes näher erläutert.

Es sind beispielhaft drei Solarmodule 1 mit integrierten Wech­ selrichtern 2 dargestellt, die über eine Wechselstromleitung parallel geschaltet und an eine Zentrale 4 angeschlossen sind. Die Zentrale 4 befindet sich beispielsweise im Zählerkasten eines Gebäudes und weist einen Schalter 7 sowie eine Rechner­ schnittstelle 6 auf. Weitere, hier nicht dargestellte Kompo­ nenten der Zentrale 4 sind beispielsweise ein Stromzähler zur Einspeisevergütung und eine Netzüberwachung. Im Normalbetrieb speist die Zentrale 4 den von den Solarmodulen 1 gelieferten elektrischen Strom in ein öffentliches Netz 5 ein. Wird nun eine Diagnose der Betriebszustände der einzelnen Module 1 ge­ wünscht, so wird über die Rechnerschnittstelle 6 von einem externen Rechner aus der Schalter 7 angesteuert, wodurch die Einspeisung ins Netz unterbrochen wird. Alle Solarmodule 1 weisen standardmäßig eine Netzausfallerkennung auf und schal­ ten nach Umlegen des Schalters 7 den Energiefluss ab. Durch Umlegen des Schalters 7 wird die Netzleitung 3 mit dem exter­ nen Rechner verbunden, sodass von dem Rechner Modulidentifika­ tionsdaten auf die gleichzeitig als Informationsbus wirkende Netzleitung 3 geleitet werden können. Die Modulidentifika­ tionsdaten werden an alle Wechselrichter 2 der Solarmodule 1 geleitet. In jedem Wechselrichter 2 ist jedoch eine eigene Adresse einprogrammiert oder fest eingespeichert, sodass nur das Modul 1 auf die Modulidentifikationsdaten antwortet, des­ sen Adresse diesen Identifikationsdaten entspricht. Hat ein Solarmodul 1 seine Adresse detektiert, antwortet es durch Senden seiner Kennung und seiner Betriebsparameter. Somit lassen sich an der Zentrale 4 alle Betriebsparameter der Solarmodule 1 abfragen und die korrekte Arbeitsweise aller Module 1 überprüfen.

Nach erfolgter Datenübertragung schaltet die Zentrale 4 mit dem Schalter 7 wieder auf Netzbetrieb um. Die Solarmodule 1 erkennen die Netzspannung selbständig und schalten daraufhin den Energiefluss wieder ein.

Je nach Art der Codierung der Datenübertragung zwischen der Zentrale 4 und den Solarmodulen 1 sind nur ein oder zwei Sekunden Stromunterbrechung nötig, um ein ganzes Solarfeld mit beispielsweise vierzig Solarmodulen auf seinen Betriebszustand abzufragen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Photovol­ taikanlage mit mindestens einem Solarmodul (1) und einer Zentrale (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über eine Netzleitung (3) zwischen dem mindestens einen Solar­ modul (1) und der Zentrale (4) im Wechsel mit der von dem mindestens einen Solarmodul (1) erzeugten Energie über­ tragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel zwischen der Energieübertragung und der Daten­ übertragung durch einen Rechner gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Daten über den Betriebszustand des mindestens einen Solarmoduls (1) zur Zentrale (4) übertragen werden, nach­ dem von der Zentrale (4) an das mindestens eine Solarmo­ dul (1) eine entsprechende Adresskennung übertragen wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsdaten vom Rechner ausgewertet werden.

5. Photovoltaikanlage, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit minde­ stens einem Solarmodul (1), das über eine Netzleitung (3) mit einer Zentrale (4) verbunden ist, die eine Schaltvor­ richtung (7) zur Unterbrechung der Energieübertragung und eine Einrichtung zur Einspeisung und zum Empfang von Daten auf der Netzleitung (3) aufweist.

6. Photovoltaikanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, dass die Zentrale (4) einen Rechner aufweist.

7. Photovoltaikanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, dass die Zentrale (4) eine Rechnerschnittstelle (6) aufweist.

8. Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Solarmo­ dul (1) einen Wechselrichter (2) und eine Einrichtung zum Empfang und Senden von Daten über die Netzleitung (3) aufweist.

9. Photovoltaikanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass in die Einrichtung zum Empfang und Senden von Daten eine Adresskennung des Solarmoduls (1) einprogram­ mierbar oder bei der Fertigung fest einspeicherbar ist.