Die weichen Faktoren bei der Photovoltaikplanung

Bei der Planung einer Solarstromanlagen gibt es einige Faktoren, die man unbedingt beachten muss. Im Extremfall droht bei Nichtbeachtung dieser Kriterien die Zerstörung des Wechselrichters oder der eingesetzten Solarmodule. In weniger schlimmen Fällen droht lediglich eine Ertragseinbuße. Es gibt jedoch auch zahlreiche Faktoren bei der Planung einer Anlage, die man nicht zwingend beachten muss, die dennoch sehr hilfreich sind. Um welche Kriterien es sich hierbei handelt und warum man sie bei einer “guten Planung” trotzdem im Blick haben sollte, ist Inhalt dieses Artikels.

Zum Thema Wechselrichterauslegung haben wir hier im Blog ja bereits zahlreiche Artikel veröffentlicht. An den 3 Grundkriterien zur Wechselrichterauslegung kommt man nicht vorbei, wenn die Solarstromanlage vernünftig laufen soll. Bei Nichtbeachtung von Kriterium 1 kann der Wechselrichter sogar zerstört werden. Auch die Überlegungen zum Thema Blitz und Überspannungsschutz gehören zu jeder guten Anlagenplanung dazu und zählen ebenso wie die richtige Dimensionierung der Leitungen zum Pflichtprogramm. Schon beim Thema Teilverschattung gibt es meist nicht die eine optimale Lösung, sondern kann es verschiedene Lösungsansätze geben, um dem maximal möglichen Energieertrag möglichst nah zu kommen.
Ganz anders sieht es hingegen bei den Faktoren aus, die ich nachfolgend als “die weichen Faktoren” bei der Anlagenplanung bezeichnen möchte.

Wartungsgänge:

Hierzu zählt zum Beispiel der Einbau von Wartungsgängen bei einer großen Dachanlage. Natürlich funktioniert die Anlage ebenso gut auch ohne Wartungsgänge und wenn man das Glück hat, dass die Anlage für 30 Jahre fehlerfrei arbeitet und man niemals an die einzelnen Module heran muss, braucht man auch keine Gänge. Aber -Hand aufs Herz – eine solche Anlage ist mir persönlich noch nie begegnet. Da es ein wesentlicher Faktor bei einer Solarstromanlage ist, dass sie möglichst lange möglichst störungsfrei läuft, bin ich ein absoluter Verfechter von Wartungsgängen, um kleine Schäden möglichst ohne großen Aufwand beseitigen zu können. Nun gibt es auch hier die unterschiedlichsten Philosophien. Manche Installateure bauen das komplette Dach mit Modulen voll und lassen dann in der Mitte vom Dach einen breiten Wartungsgang über den man bequem vom First zur Traufe laufen kann. Ich halte von dieser Art Wartungsgänge eher wenig.

Photovoltaikanlage mit Wartungsgängen: Jede Modulanschlussdose ist von einem Wartungsgang aus erreichbar

Ideal ist es aus meiner Sicht, wenn man die Module so anordnen kann, dass man die Modulanschlussdosen immer zu einem Wartungsgang hin ausrichtet. Der Wartungsgang muss auch nicht breiter als 20cm sein, so dass man gerade einen Fuß zwischen die Reihen setzen kann und zu jedem Modul gelangen kann, ohne über die Module klettern zu müssen. Im Fehlerfall zieht man die Modulanschlusskabel unter den Modulen heraus, öffnet die Steckverbinder und kann sofort eine Messung durchführen. Sollte der dafür notwendige Platz nicht vorhanden sein, sollte man zumindest problemlos an den Anfang und an das Ende eines Modulstranges gelangen können, um auf dem Dach die Strangspannung messen zu können.

Die Stranglänge der Modulstränge:

In der Praxis findet man immer wieder Wechselrichterauslegungen, bei denen mit verschiedenen Stranglängen gearbeitet wird. Zugegeben geht es nicht immer auf, die Gesamtzahl der Solarmodule auf einem Dach so aufzuteilen, das alle Stränge exakt gleich lang sind. In den allermeisten Fällen lässt sich allerdings mit ein wenig Ausprobieren eine Lösung finden, die diesem Ideal schon recht nahe kommt. Benutzt man eine Auslegungssoftware, die bei einer bestimmten Modulanzahl eine Strangaufteilung automatisch vorschlägt, ist man von diesem Ideal allerdings in der Regel recht weit entfernt. Hier kommen als Ergebnis oft die wüstesten Kombinationen, die zwar mathematisch alle aufgehen und auch die Auslegungskriterien erfüllen, die aber alles andere als optimal für eine zuverlässig zu überwachende, schnell zu wartende, übersichtliche Photovoltaikanlage sind.
Was soll das nun bringen mit den gleichen Stranglängen ? Nun, ganz einfach. Wenn alle Stränge auf einem Dach gleich viele Module haben, dann müssen am Ende in der Anlage auch alle Stränge in etwa die gleiche Spannung liefern. Man kann also ohne Taschenrechner und großes Umrechnen schnell erkennen ob bei einem Strang alles in Ordnung ist oder ob es eine Auffälligkeit gibt. Kein unbedingtes MUSS aber … ein weicher Faktor halt, der einem das Leben mit der Anlage leichter macht.

Möglichst viele Wechselrichter mit exakt gleicher Beschaltung:

Ein weiterer “weicher Faktor”, der in die gleiche Richtung zielt, wie das oben zur Stranglänge Beschriebene, ist die Auslegung der einzelnen Wechselrichter. Wenn man nicht gerade einen Zentralwechselrichter im Einsatz hat, hat man bei einer größeren Dachanlage in der Regel eine ganze Batterie von Wechselrichtern. Auch hier habe ich es schon erlebt, dass selbst bei einem großen freien Industriedach fast jeder Wechselrichter eine andere Beschaltung hatte. Hier mal ein Gerät mit 13 Modulen in Reihe, beim Nächsten waren es dann 16 Module in Serie und bei einem anderen dann vielleicht 15 Module in Serie.
Meine Regel lautet daher: Wenn es irgendwie geht sollte man so viele Wechselrichter wie möglich, absolut identisch verschalten. Der Grund ist im Prinzip der Gleiche, wie der schon im vorhergehenden Abschnitt genannte: Wenn man während eines hoffentlich langen Anlagenlebens immer mal wieder an den Wechselrichtern vorbeiläuft, sieht man bei exakt gleicher Verschaltung beim ersten Blick auf das Display der Geräte, ob irgendwo etwas nicht in Ordnung ist. Natürlich sollte man ohnehin einen Datenlogger haben und natürlich kann man bei unterschiedlich beschalteten Wechselrichtern schnell mal umrechnen. Aber besser ist es ganz einfach, wenn man sich das sparen kann.

Die Strangaufteilung schon erkennen, wenn man von unten auf’s Dach schaut:

Photovoltaikplanung für eine Gewerbehalle: Alle Modulstränge sind gleich lang; Alle Wechselrichter sind exakt gleich ausgelegt; Jeder Anfang und jedes Ende eines Modulstranges ist über den Wartungsgang erreichbar; Man erkennt anhand der Lage der Wartungsgänge bereits die Strangaufteilung 

Jeder, der schon mal einen Servicefall auf einem großen Hallendach zu erledigen hatte kennt die Situation. Man steht mit einem Modulplan auf dem Dach und versucht den defekten Strang zu lokalisieren: Strang 5 hat einen Fehler und der liegt genau in der sechsten Reihe und beginnt bei Modul 10. Man steht also auf dem Dach und fängt an zu zählen um überhaupt mal zu sehen, wo man eigentlich hin muss. Wenn es keinen Wartungsgang gibt, werden dann entsprechend Module ausgebaut, damit man den Weg zum defekten Strang gehen kann. Oft wird natürlich auch einfach über die Module drüber geklettert. Das man dies eher unterlassen sollte, wird noch mal in einem zukünftigen Beitrag über Mikrohaarrisse bei Solarzellen ein Thema sein. Viel schöner hingegen ist es, wenn man bereits bei einem Blick von unten auf’s Dach sehen kann wie die einzelnen Stränge aufgeteilt wurden. Durch eine geschickte Anordnung der Wartungsgänge ist dies in der Regel ohne weiteres möglich. Kein MUSS… aber absolut nice to have. Servicefälle, die sonst mehrere Stunden dauern können, lassen sich so oft in ein paar Minuten erledigen.

Die oben aufgezählten “weichen Faktoren” sind ein Grund dafür, warum ich auf Planungen die mir vorgelegt werden, mit der Bitte: “Schauen Sie doch mal drüber, ob alles O.K. ist”, oft etwas reserviert reagiere und ein: “Ich würde es etwas anders machen” erwidere. Das bedeutet nicht, dass die Auslegung schlecht oder fehlerhaft sein muss. Ich bin allerdings der Ansicht, dass man sich bei der Planung einer Photovoltaikanlage, die 30 Jahre lang zuverlässig Strom erzeugen soll und bei der es für den Betreiber von ökonomischer Bedeutung ist, jede durch Ausfälle verlorengegangene Kilowattstunde (können technische Vorfälle sein, aber ebenso auch Marderbiss o.a.)  rechtzeitig zu bemerken, die zwei bis drei Stunden an Mehraufwand, die eine sorgfältige Planung erfordert durchaus gönnen sollte.

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