Open-Source App für Langzeit-Monitoring von PV-Anlagen

Die Fragestellung

Besitzer:innen von Photovoltaikanlagen stehen oft vor der Frage, ob ihre Solaranlage noch so effizient arbeitet wie ursprünglich geplant. Es gibt verschiedene Faktoren, welche die Leistung einer PV-Anlage mit der Zeit verringern können. Z.B. die Alterung der Materialien, kleine Beschädigungen/Mikrorisse, oder auch Verschmutzung der Solarpanels durch Staub oder andere Ablagerungen. Eine solche Degeneration festzustellen ist jedoch gar nicht so einfach, da der Stromertrag nicht nur vom Standort und der Ausrichtung der Solarpanels abhängt, sondern auch von stark variablen Faktoren wie der Wolkenbedeckung oder der Temperatur. Deshalb kann man nicht einfach die Erträge in einem Jahr mit den gleichen Perioden in den Vorjahren vergleichen, da auch der erwartete Ertrag über die Jahre schwankt.

Open-Source Tool als Lösung

Um dieses Problem anzugehen, hat Tegonal als eines der Projekte der diesjährigen Open Source Woche eine App als Prototypen entwickelt. Mit dieser App können die gemessenen Stromerträge mit den theoretisch erwarteten Erträgen verglichen und so eine Degeneration über die Zeit festgestellt werden. Die zu überwachenden Solaranlagen werden mit den nötigen Parametern wie dem geografischen Standort und der Ausrichtung der Solarpanels erfasst. Danach können die effektiv gemessenen Stromerträge der Anlage an die App übermittelt werden. Dies geschieht über einen API-Endpoint und kann somit auch automatisiert werden, so dass laufend die aktuellen Daten einfliessen. Diese Daten werden automatisch mit den modellierten erwarteten Erträgen angereichert und können dann mit verschiedenen Grafiken verglichen und analysiert werden.

Datenbasis

Die erwarteten Stromerträge werden, wenn möglich, vom Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) des EU Science Hub abgerufen. Der Soll-Ertrag basiert dabei auf stündlichen Satellitendaten der Sonneneinstrahlung und bei der Berechnung werden Effekte wie Beschattung durch Hügel oder Berge, Reflexion bei kleinem Einfallswinkel und die Temperaturabhängigkeit berücksichtigt. PVGIS enthält momentan nur Daten bis Ende 2023. Wo keine Daten von PVGIS vorhanden sind, werden Satellitendaten von Open Meteo verwendet (Global Tilted Irradiation, GTI).

Technologie

Für die Implementierung dieses Prototyps wurde Payload verwendet, ein auf Next.js basiertes Open Source Backend. Dementsprechend ist der Code in Typescript/React geschrieben. Als Datenbank wurde für den Prototypen SQLite verwendet. Das Projekt ist auf Github unter https://github.com/tegonal/sun-set-analytics verfügbar.

Status des Projekts

Momentan ist nicht geplant, dass dieser Prototyp von Tegonal weiterentwickelt wird. Er bildet jedoch eine gute Basis, falls jemand das Projekt weiterführen möchte. Ausserdem kann die aktuelle Version durchaus für eine einfache Analyse verwendet werden und einzelne Tegonaler werden das auf privater Basis möglicherweise auch tun.