- Calibsun | Kompetenz im Bereich Sensoren
Kompetenz im Bereich Sensorik
So funktioniert es
- Sichern Sie die Daten, die in Ihre Leistungsüberwachung und Solarprognosen einfließen.
- Beratung zur Konfiguration und Betriebsprüfung
Unabhängiger Prüfungs- und Beratungsdienst
Während der gesamten Entwicklungs- und Betriebsphase eines Solarkraftwerks sind alle Sensoren – Pyranometer, Temperatursensoren und Anemometer – maßgeblich für die Qualitätskontrolle der Einstrahlungsmessungen verantwortlich. Eine nicht optimierte Sensorkonfiguration führt zu unerkannten Verzerrungen im gesamten Prozess: Leistungsberichte, Algorithmen für maschinelles Lernen, Bewertung der Energieerzeugung.
CalibSun bietet ein unabhängiger Prüfungs- und Beratungsdienst, der für zwei Phasen eines Photovoltaikprojekts gilt: Sensorkonfiguration vor Projektbeginnund Betriebsprüfung. Beide stützen sich auf dasselbe Fachwissen. Der Dienst ist weltweit einsetzbar, da er ausschließlich auf den vor Ort beim Kunden vorhandenen Daten basiert. Er unterstützt Betreiber von PV-Anlagen, Anlagenverwalter und Überwachungsteams dabei, ihre Messanforderungen zu erfüllen und die Effizienz ihrer Photovoltaikanlagen zu steigern.
Der Service umfasst ausschließlich den Betrieb der Sensoren und die Datenanalyse. Die Hardware, die Server und die Systemarchitektur liegen weiterhin in der Verantwortung des Kunden.
Unsere Methodik und unser wissenschaftlicher Ansatz
Fehlerquellen bei Sonnensensoren
Die von CalibSun festgestellten Feldfehler lassen sich in fünf Kategorien einteilen:
- Geometrische Fehler. Eine falsche Ausrichtung – Neigung, Azimut, Nivellierfehler – führt zu einer systematischen Verzerrung. Dies kommt bei der Installation häufig vor und wird von den Teams vor Ort oft nicht bemerkt.
- Nah- und Fernschattierung. In der Nähe befindliche Bauwerke (Masten, elektrische Anlagen, Module) oder saisonale Verschattungen durch tief stehende Sonne beeinträchtigen die Messungen in bestimmten Zeiträumen.
- Kalibrierungsdrift. Die Empfindlichkeit des Pyranometers verändert sich allmählich. Auf Tagesbasis ist dies nicht erkennbar, lässt sich jedoch durch einen Vergleich mit Modellen für klaren Himmel nachweisen.
- Umgebungsbedingungen. Verschmutzungen, Frost und Tau sind häufige Fehlerquellen. Diese werden durch eine ungeeignete Sensorauswahl (keine Belüftung oder Beheizung in exponierten Umgebungen) oder eine ungünstige Positionierung noch verstärkt.
- Datenlücken. Übertragungsunterbrechungen bleiben oft unbemerkt, wenn die Teams die Daten nicht aktiv in Echtzeit nutzen.
Diese Fehler schlagen sich in den Prognosealgorithmen nieder. Eine Abweichung von 10% bei einem Pyranometer führt zu einer Abweichung von 10% in der Prognose. Bei einem Solarkraftwerk mit einer Leistung von mehreren hundert MW, für das Strafen wegen Leistungsungleichgewichts anfallen, kann dies bedeuten, dass mehrere hunderttausend Euro pro Jahr in Form von finanziellen Verlusten.
Ein sauberer Sensor ermöglicht es zudem, die prognostizierte Leistung in GHI zu kontrollieren, noch bevor eine Umwandlung in Stromerzeugung erfolgt. Bei der Überwachung werden dadurch Verluste, die auf die Photovoltaikanlage zurückzuführen sind, von Verlusten aufgrund von Sensorfehlern getrennt.
Wissenschaftlicher Hintergrund und technologische Unabhängigkeit
Die Methodik von CalibSun basiert auf der IEA PVPS-Handbuch zur Aufgabe 16, die anerkannte Branchennorm für PV-Messungen vor Ort. Dieser normative Rahmen bildet die Grundlage für alle Empfehlungen: Anzahl, Art und Anordnung der Sensoren sowie Häufigkeit der Überprüfungen.
CalibSun ist unabhängig und unterhält keine geschäftlichen Beziehungen zu Herstellern. Die Empfehlungen konzentrieren sich auf Pyranometer der Klasse A, wobei 2 bis 3 nachgewiesene Referenzprojekte aufgrund ihrer technischen Qualität ausgewählt wurden. Konkrete Referenzen können auf Kundenwunsch vorgelegt werden.
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Der Service
Vorprojektphase: Festlegung einer stringenten Messarchitektur
Der Kunde teilt uns die Standortplanung, die Anlagengröße und die PV-Konfiguration (feste Neigung oder Nachführsystem) mit. CalibSun erstellt daraufhin einen vollständigen Messbericht, der folgende Punkte umfasst:
- die Anzahl der Sensoren, abgestimmt auf die Anlagengröße – die IEA PVPS-Task 16 empfiehlt ~1 Sensor pro 5 bis 10 MW;
- Sensortyp: vorrangig horizontale Pyranometer (GHI), da diese einfacher zu installieren und zu warten sind; zusätzlich an Nachführsystemen angebrachte geneigte Pyranometer (GTI) zur Überwachung der Sollwerte für die Rückverfolgung;
- Optimale Aufstellung: offene Flächen, freier Horizont, nach Möglichkeit über Modulen (z. B. auf den Dächern von Umspannwerken);
- empfohlene Referenzen der Klasse A;
- eine meteorologische Studie zur Beurteilung des Bedarfs an Belüftung oder Heizung auf der Grundlage des lokalen Klimas;
- eine Analyse der räumlichen Variabilität zur Validierung der geplanten Sensordichte.
Für meteorologische Sensoren: Temperatursensoren fern von elektrischen Wärmequellen, Windmesser an gut dem Wind ausgesetzten Stellen, alle in Bereichen positioniert, die für das gesamte Gelände repräsentativ sind.
Der Bericht ist für Installationsteams und Sensorlieferanten direkt nutzbar. Ein mündliche Nachbesprechung durch das technische Team von CalibSun ist enthalten. Dem Kunden steht es frei, sich an Anbieter seiner Wahl zu wenden.
Kriterien für die optimale Anordnung der Sensoren
Kriterium
Empfehlung
Dichte
~1 Sensor / 5–10 MW (IEA PVPS Task 16)
Primärtyp
Horizontales Pyranometer (GHI)
Tracker-Gehäuse
Geneigtes Pyranometer (GTI) in der Modulebene
Positionierung
Offene Fläche, freier Horizont, keine Schattenquellen in der Nähe
Spezialausrüstung
Belüftung / Heizung je nach lokalem Klima
Temperatursensoren
Fern von Wärmequellen, gut dem Wind ausgesetzt
Betriebsphase: Erkennung und Korrektur von Sensordriften
Eine Betriebsprüfung basiert auf aktuellen Daten. CalibSun wendet seine Qualitätsprüfungsverfahren an und erstellt einen strukturierten Bericht, der Folgendes enthält:
- Leistungskennzahlen pro Sensor;
- analytische Zahlen, die Abweichungen, Unstimmigkeiten zwischen den Sensoren und problematische Zeiträume veranschaulichen;
- Ermittlung der Grundursachen: saisonale Verschattung, Verschmutzung, Kalibrierungsabweichungen, Umgebungsfaktoren, Datenlücken;
- Maßnahmenvorschläge zur Behebung jeder Abweichung.
Zu den Prüfungen gehören die Kreuzvalidierung zwischen Pyranometern, der Vergleich mit Modellen für klaren Himmel, die Korrelation von Abbauphasen mit Umgebungsbedingungen sowie die Überprüfung der Datenkontinuität. Auch meteorologische Sensoren werden überprüft: Sie weisen zwar eine geringere Drift auf als Pyranometer, dienen jedoch als Querindikatoren zur Validierung der Strahlungsmessungen unter wechselnden Wetterbedingungen.
Für jede in Betrieb befindliche Anlage wird eine jährliche Prüfung empfohlen.
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- Fragen
Häufig gestellte Fragen zur Fachkompetenz im Bereich PV-Sensoren vor Ort
Umfasst „Sensor Expertise“ auch Himmelskameras?
Nein. Der Dienst beschränkt sich auf Standard-Messsensoren: Pyranometer, Temperatursensoren und Anemometer. Himmelskameras fallen nicht in seinen Anwendungsbereich.
Umfasst die Dienstleistung auch Arbeiten an der Hardware oder der Systemarchitektur?
Nein. Die Kompetenz von Sensor Expertise beschränkt sich ausschließlich auf den Betrieb der Sensoren und die Datenanalyse. Hardware, Server und Systemarchitektur liegen weiterhin in der Verantwortung des Kunden.
Ist der Dienst international verfügbar?
Ja. Das System stützt sich ausschließlich auf die vom Kunden übermittelten Daten und kann weltweit bei jedem Solarprojekt eingesetzt werden, ohne geografische Einschränkungen.
Wie oft sollte eine Sensorprüfung durchgeführt werden?
Es wird empfohlen, während des Betriebs eine jährliche Überprüfung durchzuführen, um allmähliche Abweichungen zu erkennen und die Datenqualität langfristig zu gewährleisten.
- Glossar
Glossar zum Thema Sensorik
Pyranometer
Sensor zur Messung der globalen Sonneneinstrahlung auf einer bestimmten Ebene – horizontal (GHI) oder geneigt (GTI).
GHI (globale horizontale Sonneneinstrahlung)
Auf einer horizontalen Ebene gemessene Sonneneinstrahlung.
GTI (Global Tilted Irradiance)
In der Ebene der PV-Module gemessene Sonneneinstrahlung.
Klasse A
ISO 9060-Klassifizierung für Pyranometer höchster Präzision, Standardreferenz für professionelle PV-Anwendungen.
Klarhimmel-Modell
Theoretisches Strahlungsintensitätsmodell unter Bedingungen eines vollkommen klaren Himmels. Dient zur Erkennung von Kalibrierungsabweichungen.
Qualitätsprüfung
Statistische und physikalische Überprüfungsverfahren, die auf Messdaten angewendet werden, um Anomalien, Verzerrungen und unbrauchbare Zeiträume zu identifizieren.
Rückverfolgung
Steuerungsalgorithmus für einen Solar-Tracker, der die Neigung des Moduls anpasst, um eine Verschattung zwischen den Reihen zu Beginn und am Ende des Tages zu vermeiden.
IEA PVPS-Arbeitsgruppe 16
Forschungsprogramm der Internationalen Energieagentur zur Integration von Solarenergie in Stromnetze, dessen Handbuch als Branchenstandard für Messungen an PV-Anlagen vor Ort gilt.
