Benutzer­handbuch

Systeme

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PV-Systeme mit Netzanschluss

Ein solches Projekt können Sie über das Menü (Projekt – Neues Projekt) oder über den Wizard neu aufsetzen

Im Wizard müssen Sie dabei zunächst den Standort der Anlage festlegen, entweder über die Karte oder über die Datenbank. Im nächsten Schritt können Sie dann die Parameter für das PV-System mit Netzanschluss angeben und sich eine entsprechende System-Vorlage auswählen.

In den Drop-Down-Menüs des Dialogfensters oben links können Sie zunächst wählen, welche Energie-Erzeuger in Ihrem Projekt vorhanden sein sollen. Dabei können Sie eine oder mehrere Energie-Erzeuger angeben. Dabei bedeutet

 ‘Ja‘, dass dieser Energie-Erzeuger im Projekt verwendet werden soll,

‚Nein‘, dass dieser Energie-Erzeuger nicht im Projekt verwendet werden soll,

‚k. A.‘, (keine Angabe), dass das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein dieser Energieerzeuger für die Filterung der rechts erscheinenden Anlagen keine Rolle spielen soll.

Im nächsten Schritt müssen Sie die Arten der Energieverbraucher/Lasten festlegen, die für Ihr Projekt vorhanden sind:

Anschliessend legen Sie die System-Spezifikationen wie folgt fest:

Tabelle: PV-Anlagen-Spezifikation

Anlagen-Spezifikation	Typ
Anlagegrösse	Kleinanlagen Grossanlagen
KolleKtor-/Generator-Feld	Ein Feld Mehrere Felder
Vorlagen-Quelle / Firma	Alle Standardvorlagen Alle Firmenvorlagen

Auf der rechten Seite des Dialogfensters erscheinen daraufhin die Vorlagen, welche den von Ihnen gemachten Angaben entsprechen. Eine grafische Vorschau der Vorlagen erhalten Sie, wenn Sie mit dem Zeiger Ihrer Maus über den Namen der jeweiligen Vorlage verweilen. Wählen Sie die gewünschte Vorlage mit einem Doppel-Klick aus. Wird keine Vorlage angezeigt, die allen Ihren Anforderungen entspricht, wählen sie diejenige, die ihnen am nächsten kommt. Sie können sie später ändern.

Haben Sie sich für eine Vorlage entschieden, werden Sie im nächsten Schritt zunächst gebeten, Angaben zum Stromnetz (Netztyp) zu machen, indem Sie die nach Nennspannung und Nennfrequenz passende Variante dem Katalog entnehmen.

Dann geben Sie unter “Einspeisung – Phasen” die ‚Maximale Phasenschieflast‘ entsprechend der örtlichen Vorschriften ebenso ein wie ‚cos φ’. Die maximale Phasenschieflast ist wichtig für 1- und 2-phasige Wechselrichter, wenn die Last ausgeglichen werden muss.

‘Cos φ’ ist das Verhältnis zwischen Wirkleistung und scheinbar vorhandener Leistung (auch Leistungsfaktor genannt) zu einer Konstanten. Standardmässig ist cos φ auf “1” gesetzt, was bedeutet, dass es keine Blindleistung gibt. Der nutzbare Strom ist die Wirkleistung. In Wechselstrom-Netzen ist ein gewisser Grad an Blindleistung unvermeidlich. Der Netzbetreiber kann fordern, dass der cos φ-Wert einer Anlage zwischen 0,95 und 1 liegt, um hohe zusätzliche Einspeisungen zu vermeiden, die nicht zum Betrieb elektrischer Geräte verwendet werden kann. Blindleistung führt auch zu grösseren Leitungsverlusten.

Mittels der Wirkleistungsbegrenzung kann die ‚Maximale Wirkleistung‘ des Systems bei Spitzen-Erzeugung begrenzt werden. Die Photovoltaik-Anlage darf dann nicht mehr tatsächlich ins Stromnetz einspeisen als die angegebene maximale Wirkleistung. Damit soll einer Überlastung durch zu viel Einspeisung während einer mittäglichen Spitzen-Erzeugung vorgebeugt werden.

Als ‚Begrenzungsart‘ kann dann ‚vor/nach Verbrauch‘ gewählt werden. Vor Verbrauch meint dabei eine Begrenzung des Wechselrichter-Stroms unabhängig von Eigenverbrauch oder eines Aufladens der Batterien. Nach Verbrauch bedeutet, dass der Wechselrichter-Strom berücksichtigt, wie hoch der Eigenverbrauch und/oder der Strombedarf für das Laden der Batterie ist. In diesem Fall muss die Ladesteuerung zur Begrenzung des Stromflusses benutzt werden.

Wird das Häkchen bei ‚unbegrenzt‘ gesetzt, wird die Einspeisung des erzeugten Stroms niemals gedrosselt.

Im nächsten Schritt kann über den Wizard das Generatorfeld festgelegt werden. Detailliertere Informationen über PV-Module und ihre Parameter finden Sie in den Abschnitten PV-Module und Parameter PV-Module dieser Benutzerdokumentation.

Den jeweiligen Modultyp können Sie sich aus dem Katalog aussuchen.

Die folgenden Parameter sind für die Auswahl Ihrer PV-Module besonders wichtig:

• Ausrichtung: horizontal oder vertikal
• Anstellwinkel
• Dachbreite (in Metern)
• Dachtiefe (in Metern)
• Anzahl der Module; diese kann manuell eingetragen oder automatisch für eine vollständige Belegung des Daches berechnet werden.

Die maximale und minimale Modultemperatur sind wichtige Parameter für die Wechselrichter-Auslegung. Sie können manuell eingetragen oder durch den in Polysun enthaltenen Algorithmus berechnet werden.

Beim nächsten Schritt im Wizard geht es um die Wechselrichter-Auslegung. Basierend auf Ihren Anforderungen macht Ihnen Polysun hier einige Vorschläge bezüglich geeigneter Auslegungen von Wechselrichter(n) und der Anzahl Stränge. Lesen Sie mehr zu Wechselrichtern im Kapitel Wechselrichter.

Tabelle: Filterung der Auslegungsresultate

Filter
min. Leistungsverhältnis	Filterung der Auslesungsresultate nach Leistungsverhältnis im Intervall. Wird ignoriert, wenn innerhalb dieses Intervalls keine Auslegung gefunden wird. In Polysun ist das Leistungsverhältnis das Verhältnis zwischen maximaler DC-Leistung des Wechselrichters und Gesamtnennleistung des Generatorfeldes (Anzahl Module pro Wechselrichter mal Nennleistung Pmpp des Moduls). Ein grösseres Verhältnis bedeutet, dass der Wechselrichter überdimensioniert ist. Der optimale Wert ist unter anderem abhängig von Neigungswinkel, Orientierung, Region und Blindleistungseinspeisung.
max. Leistungsverhältnis
Hersteller	Der Produzent oder die Vertriebsfirma des Wechselrichters können aus dieser Drop-down-Liste ausgewählt werden.
Max. Wechselrichtertypen	Polysun kann kombinierte Auslegungen mit bis zu drei verschiedenen Wechselrichtertypen berechnen.
Auslegungskonzept	Wählen Sie eines der folgenden Konzepte: Modulwechselrichter – 1 Modul pro Wechselrichter Strangwechselrichter – 1 Strang pro MPP-Tracker Zentralwechselrichter – mindestens 2 parallele Stränge pro MPP-Tracker Einheitlich – 1 Konzept pro Variante Gemischt – erlaubt unterschiedliche Konzepte pro Variante. Die Kombination verschiedener Konzepte ist jedoch nicht möglich.

Nachdem Sie für alle Filter Einstellungen vorgenommen haben, zeigt Ihnen Polysun mögliche Auslegungsvarianten. Das Leistungsverhältnis wird dabei durch eine Prozentzahl angegeben, z.B. 100 %. Ein Klick auf die grauen Kästchen mit dem +-Zeichen links neben dem Ordner-Symbol oder ein Doppelklick auf die Zeile öffnet die Baum-Darstellung mit den Auslegungsdetails.

Die Sortierung der Auslegungsvorschläge erfolgt anhand der Sortierkriterien, die Sie unter „Extras“ – „Einstellungen“ – „Photovoltaik 2“ selbst festlegen können.

Im nächsten Schritt werden die Kabelverluste definiert. Sie können den Verlustfaktor direkt eingeben oder für die relevanten Kabelabschnitte Verlustfaktoren bestimmen.

‚Verlustfaktor‘ ist definiert als der DC-Kabelverlust bei Nennleistung. Der effektive Verlustfaktor ist leistungsabhängig. Mit Hilfe dieses Faktors berechnet Polysun die Verluste DC-seitig so, dass sich bei Nennleistung dieser Prozentsatz ergibt. Die tatsächlichen Verluste sind deutlich niedriger als der Verlustfaktor, weil das System selten unter bei Nennleistung operiert, weshalb der Verlustfaktor keine Konstante ist.

Unter ‚Kabelabschnitte‘ können Sie für die relevanten Kabelabschnitte die Kabelverluste manuell eingeben.

Die Kabelabschnitts-Parameter, die Sie dafür angeben müssen, sind:

• Kabel: Wählen Sie ein Kabel mit passendem Leiterquerschnitt aus dem Katalog;
• Stromführung beschreibt, wie Polysun den Stromfluss durch den jeweiligen Kabelabschnitt berechnet:
  • Strang – DC Strom eines einzelnen Moduls bzw. Stranges;
  • N Stränge – DC Strom einer bestimmten Anzahl Stränge (z.B. wenn das Kabel nur für einen Teil der Stränge verwendet wird);
  • Wechselrichter DC – Gesamter DC Strom aller Stränge am Eingang des Wechselrichters;
  • Wechselrichter AC – AC Strom am Ausgang des Wechselrichters.
• N Stränge – Anzahl Stränge für die Berechnung der Stromstärke. Nur auswählbar, wenn bei der Stromführung N Stränge ausgewählt ist;

• Länge (hin und zurück) pro Einheit:
  • Pro einzelnem Strang (Stromführung “Strang”);
  • Pro Wechselrichter (Stromführung “N Stränge” oder “Wechselrichter DC”) 
  • Pro Wechselrichter und Phase (“Wechselrichter AC”);
• Menge: bestimmen Sie, wie Polysun die Gesamtlänge des Kabelabschnittes berechnen soll.
  • Berechnen –  Anzahl Einheiten automatisch aus Anzahl Stränge und/oder Anzahl Wechselrichter berechnen;
  • Anzahl – Anzahl Einheiten manuell eingeben.
• Anzahl Einheiten der angegebenen Länge
• Gesamtlänge des Kabelabschnitts, wie sie für die Berechnung der Kabelverluste eingesetzt wird.

Im nächsten Schritt des Wizard werden die elektrischen Grenzwerte der Auslegung (Wechselrichter/Stränge) überprüft.

Das Ergebnis der Prüfung kann für jede Systemkomponente jeweils ein Ok (grüner Haken), eine Fehlermeldung oder ein Warnhinweis sein. Oberhalb der Tabelle steht das Ergebnis der Gesamtprüfung.

In Wizard folgt der Schritt, bei dem zunächst die Anzahl der elektrischen Verbrauchsprofile und dann der jeweilige Verbrauchsprofil-Typ (aus dem Katalog) ausgewählt werden kann.

Der Jahresverbrauch kann manuell geändert werden, das Profil wird entsprechend dem manuell eingegebenen Wert höher oder niedriger skaliert.

Nach der Simulationsrechnung zeigt Ihnen Polysun den Ertrag des PV-Systems in einer Resultate-Übersicht.

Detailliertere Resultate können Sie sich über den Menüpunkt Resultate – Komponenten-Resultate anzeigen lassen.

Die hauptsächlichen Komponenten eines PV-Systems mit Netzanschluss im Schaubild sind:

Stromnetz

Der durch das PV-Feld erzeugte Strom wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist, wenn im Stromnetz-Dialog die „Netzeinspeisung“ auf „ja“ gesetzt wird. Sie erreichen diesen Dialog, wenn Sie auf das Stromnetz-Symbol doppelklicken.

Photovoltaik-Komponenten: Wechselrichter und PV-Modulfeld

Alle durch den Wizard vorgenommenen Einstellungen können manuell wieder verändert werden. Machen Sie hierzu zunächst einen Doppelklick auf die Symboldarstellung der Photovoltaik-Komponenten. Nachdem Sie alle Ihre Änderungen eingegeben haben, sollten Sie sie durch den Wizard überprüfen lassen, um sicher zu stellen, dass Ihr System so funktioniert.

Abbildung: Dialogfenster der Photovoltaik-Komponente

PV-Inselsysteme

Für PV-Inselsysteme ist die Verfügbarkeit sehr wichtig, weil die Sonneneinstrahlung nicht konstant ist und nicht immer mit dem jeweiligen Stromverbrauch übereinstimmt. Um die optimale Systemgrösse zu finden, müssen die Kosten und die (künftigen) Strombedarfe berücksichtigt werden. Die Batteriegrösse sollte in Abhängigkeit von der akzeptablen Verfügbarkeit des Systems und der örtlichen Wetterbedingungen gewählt werden. Wenn nötig muss als Reserve für das PV-System ein Generator hinzugefügt werden, um die Verfügbarkeit zu verbessern.

Inselsysteme sollten für ein „Worst Case-Szenario“ ausgelegt sein, also für die Zeiten, in denen das Verhältnis von Sonneneinstrahlung zu Energieverbrauch besonders schlecht ist.

Die Grösse des PV-Feldes wird bestimmt basierend auf der erforderlichen Spannung und dem Strom im System.

PV-Inselsysteme können wie Systeme mit Netzanschluss über den Wizard oder manuell entworfen werden. Sie müssen lediglich darauf achten, im Dialogfeld zum Stromnetz die Einstellung „Einspeisung ins Stromnetz“ auf „nein“ zu setzen.

Die Batterie ist ein weiterer wichtiger Bestandteil eines PV-Inselsystems. Sie wird detailliert im Kapitel Batterien beschrieben.

Sortier-Reihenfolge der Wechselrichter-Auslegungen

Ein neues Feature von Polysun gestattet es Ihnen, die möglichen Wechselrichter-Auslegungen entsprechend der von Ihnen gewählten Anforderungen zu sortieren. Diese Möglichkeit haben Sie im Menüpunkt Extras – Einstellungen und dort im Tab Photovoltaik (2). Zunächst müssen Sie sich dabei für eines der folgenden Auslegungs-Konzepte entscheiden:

Tabelle: Auslegungskonzepte

Auslegungskonzept	Beschreibung
Modulwechselrichter	1 Modul pro Wechselrichter
Strangwechselrichter	1 Strang pro MPP-Tracker. Parallele Stränge sind nicht zulässig.
Zentralwechselrichter	Mindestens 2 parallele Stränge pro MPP-Tracker.
Gemischt	Erlaubt unterschiedliche Konzepte pro Variante. Die Kombination verschiedener Konzepte ist jedoch nicht möglich.
Einheitlich	1 Konzept pro Variante.

In einem zweiten Schritt können sie die Sortierkriterien wählen. Diese werden in aufsteigender Reihenfolge von 1 bis 4 berücksichtigt. Folgende Sortierkriterien stehen zur Verfügung:

• Anzahl der Kombinationen, ansteigend;
• Totale Anzahl der Wechselrichter, ansteigend;
• Totale Anzahl der Stränge, ansteigend;
• MPP-Spannung, absteigend;
• Relative MPP-Spannung, absteigend;
• Nennspannungsabweichung, ansteigend;
• Abweichung Leistungsverhältnis, ansteigend.

Die wichtigsten Parameter sind:

• Zahl der Kombinationen, ansteigend;
• MPP-Spannung, absteigend;
• Gesamtzahl der Wechselrichter, ansteigend.

Wenn es auch nach dem Sortieren noch mehr als 20 Resultate gibt, werden nur die ersten 20 Resultate angezeigt.