Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die \u00dcberwachung solarthermischer Anlagen sowie die Erfassung der solaren Ertr\u00e4ge ist trotz einer steigenden Verbreitung bisher noch nicht zufriedenstellend gel\u00f6st. Es fehlen kosteng\u00fcnstige und einfache \u00dcberwachungseinrichtungen, die auch mittels einer intelligenten Datenaufbereitung f\u00fcr den unbedarften Anwender die notwendigen Daten zur Verf\u00fcgung stellen, um die Funktionsf\u00e4higkeit des Solarsystems zu bewerten.
\nDie Kombination aus photovoltaischen Elementen mit einem solarthermischen Generator setzt \u00fcberdies zus\u00e4tzliche Anforderungen an ein solches Ertragskontroll- und Betriebs\u00fcberwachungssystem. Besondere Schwerpunkte des Vorhabens liegen in der Realisierung eines kosteng\u00fcnstigen Systems, wobei ein Verkaufspreis von unter 500 DM angestrebt wird.
\nDie Fehlerdiagnose, die dem Anwender eine klare Gut-Schlecht-Aussage liefern soll, ist wissenschaftlich derzeit noch nicht eindeutig festgelegt. Neben dem aktuellen wissenschaftlichen Stand werden hier nach Bedarf auch eigene Erfahrungen einflie\u00dfen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten gliederten sich grob in 3 Bereiche:
\nA) In der ersten Phase wurde aufbauend auf vorhandenen Technologien das Grundkonzept des integrierten Ertragskontroll- und Betriebs\u00fcberwachungssystems entwickelt. Neben der Untersuchung der Langzeitstabilit\u00e4t wurden insbesondere auch alternative Energiespeicher zur Realisierung eines m\u00f6glichst langen Betriebszeitraumes untersucht. Die im Rahmen des Projektes vollst\u00e4ndig neu entwickelte Firmware (Prozessorcode) dient insbesondere zur Datenvorverarbeitung, Datenkompression und Datenspeicherung. Des Weiteren wurden entsprechende Algorithmen zur W\u00e4rmemengenberechnung aus den Messdaten entwickelt bzw. optimiert unter Ber\u00fccksichtigung des in solarthermischen Anlagen verwendeten Wasser-Glykol-W\u00e4rmetr\u00e4gers. Ebenfalls wurde ein Verfahren zur Berechnung der W\u00e4rmemenge \u00fcber das Pumpenlaufzeitverfahren in der Firmware implementiert. Hier wurden, aufbauend auf den wissenschaftlichen Stand, entsprechende Algorithmen entwickelt und umgesetzt. Allerdings ist anzumerken, da\u00df die Problematik der Fehlerdiagnose in solarthermischen Anlagen noch nicht abschlie\u00dfend gel\u00f6st werden konnte. Des Weiteren war es die Aufgabe einzelne Messger\u00e4te zur Durchf\u00fchrung komplexerer Messaufgaben zu kaskadieren. M\u00f6glichkeiten zur Anlagen-Fern\u00fcberwachung und Fernanalyse wurden ebenfalls entwickelt. Im weiteren wurde die Geh\u00e4usetechnik optimiert und den mechanischen und elektrischen EMV-Anforderungen angepasst.
\nB) In der zweiten Phase wurde das System \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum in intensiven Feldtests untersucht. Aufbauend auf diesen Versuchen konnte die weitere Entwicklung forciert und Optimierungen durchgef\u00fchrt werden. Diese Optimierungsarbeiten bezogen sich auf die Hard-, Soft- und Firmware. Ein Schwerpunkt wurde auch auf die Entwicklung der erforderlichen Peripherie gelegt. Hier wurde neue Sensorik entwickelt (Einstrahlung, Temperatur) und in Tests untersucht, so dass nun ein insgesamt kosteng\u00fcnstiges Messsystem aus Messger\u00e4t und Sensorik zur Verf\u00fcgung steht.
\nIn der dritten Phase wurde die notwendige externe Software realisiert.
\nDies bezog sich zum einen auf die Weiterentwicklung und Optimierung der Konfigurationssoftware, die dazu dient, das Messsystem einfach und unkompliziert an verschiedenste Messaufgaben anzupassen. Des Weiteren wurde die Datenauslesesoftware weiterentwickelt und optimiert, die nun eine komfortable Verwaltung von Messsystemen erlaubt und eine Datenbank f\u00fcr die Messdaten enth\u00e4lt. Dabei wurde Wert darauf gelegt, da\u00df die Datenstruktur zu Standard-Applikationen (Tabellenkalkulationen) kompatibel ist. Zur Datenvisualisierung auf dem PC wurde eine Visualisierungssoftware entwickelt, die neben der Live-Darstellung von Messdaten eine komfortable zeitliche Darstellung der Messdaten erlaubt. Die Datenlogging-Funktion der Visualisierungssoftware erlaubt den Einsatz eines PC als Datenlogger, auf diese Weise k\u00f6nnen Messdaten im zeitlich hochaufgel\u00f6sten Raster von 2 Sekunden abgelegt werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die entscheidenden Entwicklungsziele in bezug auf eine kosteng\u00fcnstige Messger\u00e4tentwicklung zur umfassenden \u00dcberwachung von Solaranlagen konnten erreicht werden. Ebenso ist das Messger\u00e4t durch eine sehr einfache Bedienung, Konfiguration und Kalibrierung f\u00fcr den breiten Einsatz am Markt geeignet. F\u00fcr eine weite Verbreitung sprechen ebenfalls die universalisierten Messeing\u00e4nge, das Kostenreduktionspotential durch das Pumpenlaufzeitverfahren und die Datenvorverarbeitung die den Aufwand zur Datenanalyse deutlich verringert.
\nDer typische Nutzer einer Solaranlage im Privathausbereich aber auch Anlagenbetreiber, Kontraktoren und Anlagenerrichter haben somit ein leistungsf\u00e4higes Ger\u00e4t zur Kontrolle der Solaranlage an der Hand.
\nW\u00e4hrend der Entwicklungsarbeiten zeigte sich, da\u00df Detailfragen, die bei der Antragstellung noch als sinnvoll erachtet wurden, nicht mehr entscheidend f\u00fcr den Gesamterfolg der Entwicklung waren. Diese Detailaspekte wurden dementsprechend auch nicht weiter verfolgt, um die Entwicklungskosten und sp\u00e4teren Ger\u00e4tekosten zu minimieren. Hierbei handelt es sich z. B. um die Zertifizierung (Bauartzulassung PTB), eine Bus-Anbindung an den Resol V-Bus und zus\u00e4tzliche Messkan\u00e4le am Ger\u00e4t.
\nAuf der anderen Seite gab es Punkte, die auch in Zukunft weiter verfolgt werden m\u00fcssen, da auch im Rahmen der Entwicklungsarbeiten keine endg\u00fcltig zufriedenstellende L\u00f6sung gefunden wurde. Dies betrifft insbesondere die Erfassung der W\u00e4rmemenge durch das Pumpenlaufzeitverfahren, deren Genauigkeit derzeit noch durch die Ermittlung des Volumenstromfaktors \u00fcber TACO-Setter begrenzt wird. Andererseits erm\u00f6glicht das Verfahren derzeit schon die Einsparung von Volumenstromz\u00e4hlern und damit Systemkosten. Volumenstromz\u00e4hler sind zur Zeit noch nicht auf eine Wasser-Glykol-Mischung geeicht, hier sind die Systemfehler noch offen. Hierzu wurden von tricon Untersuchungen bei der PTB angeregt.
\nAufbauend auf dem mittlerweile vorhandenen Wissensstand \u00fcber die Umsetzungsm\u00f6glichkeiten einer aus der Datenanalyse abgeleiteten Fehlerdiagnose kann zuk\u00fcnftig die Entwicklung geeigneter Algorithmen angegangen werden. Dabei ist noch zu untersuchen und zu kl\u00e4ren wieviel Intelligenz vor Ort, d.h. im Messger\u00e4t implementiert sein muss und notwendig ist oder in welchem Umfang die (komplexe) Analyse auf einem externen PC automatisiert ablaufen kann. Derzeit wird das weitere Verfahren favorisiert.
\nEs gilt auch zuk\u00fcnftig das Gesamtsystem aus Messger\u00e4t und Sensorik unter Kostengesichtspunkten zu optimieren. Die Kosten des Messsystems sind entscheidend f\u00fcr eine weite Verbreitung dieser Technologie.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Arbeiten und Entwicklungsergebnisse wurden auf Symposien (Staffelstein Thermie) und Fachmessen sukzessive vorgestellt und pr\u00e4sentiert. Des Weiteren wurden Produkt-Werbeanzeigen und Produktinformationen in Fachzeitschriften lanciert. Eine Internetpr\u00e4sentation des Messger\u00e4tes und der Sensorik ist mittlerweile ebenfalls realisiert. In einem Projekt an der Berufsbildenden Schule in Worms konnten einerseits die Grundlagen zur internetbasierenden Messdatenpr\u00e4sentation im Internet gelegt als auch \u00fcber die Internetseite der Schule eine Pr\u00e4sentation des Messsystems erzielt werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Entwicklungsziel einer vollst\u00e4ndigen \u00dcberwachung von solarthermischen Anlagen und der Erfassung der solaren Ertr\u00e4ge konnte mit Hilfe eines kosteng\u00fcnstigen Messger\u00e4tes realisiert werden. Hierbei ist zu betonen, da\u00df nach Abschluss der Entwicklungsarbeiten nicht nur das erforderliche Messger\u00e4t zur Verf\u00fcgung steht, sondern auch die gesamte Peripherie mit der Sensorik insgesamt optimiert werden konnte. F\u00fcr den Anwender ergeben sich somit erhebliche Vorteile gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen L\u00f6sungen.
\nW\u00e4hrend der Entwicklungsarbeiten zeigten sich jedoch noch Defizite, deren L\u00f6sung nicht durch die Fa.
\nTricon m\u00f6glich war. Die Untersuchungen zum Fehlerverhalten von Volumenstromz\u00e4hlern bei Wasser-Glykol-Mischungen laufen derzeit noch an der PTB-Berlin. Die dort erzielten Ergebnisse werden in die weite-ren Projektarbeiten und Systemkonfigurationen einflie\u00dfen.
\nDes Weiteren m\u00fcssen die nun auf der Basis der Forschungsarbeiten am TZSB vorliegenden Funktionskontroll-Algorithmen gepr\u00fcft und M\u00f6glichkeiten zur Umsetzung einer aus der Datenanalyse abgeleiteten Fehlerdiagnose durch die Entwicklung geeigneter Algorithmen angegangen werden.
\nIn Zukunft gilt es diese externen Entwicklungen weiter zu verfolgen und eine st\u00e4ndige Optimierung des Ge-r\u00e4tes vorzunehmen – auch unter Kostengesichtspunkten -, so dass jeweils der aktuelle Stand der Technik in das Ger\u00e4t bzw. das Messsystem einflie\u00dft.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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