Erste Inbetriebnahme der Anlage

Nun, heute, der 26.6.2020, ist es soweit. Die Module sind alle auf dem Dach und sind korrekt verschaltet. Nun erfolgt die Inbetriebnahme. Dies ist kein einfaches Schalterumlegen, nein, das verlangte erstmal das Studium der Anwenderregel: VDE-AR-N 4105 und danach nochmal ein Studium in Jura für das Gesetz für Erneuerbare Energien (EEG). Aber ich hatte genug Zeit in Vorfeld mir dieses Wissen anzueignen. Im Wesentlichen sei auch angemerkt, dass die meisten Richtlinien, zum Beispiel im Bereich NA-Schutz direkt im Wechselrichter integriert sind. Dies ist Beispielweise das sofortige Beenden des Einspeisens bei Netzausfall. Ich denke, da soll ein Wiederanlaufen des Netzes nicht durch mehrere lokale unsynchronisierte Wechselrichter behindert werden. (Dies hat zum Beispiel aber zur Folge, dass eine Batterie-Basierte-Ersatzstrom-Anlage entsprechend aufwändiger wird.)

Weitere Bestandteile der VDE-AR-N 4105 sind (Auswahl): Wirkleistungsreduzierung bei Überfrequenz, zulässige Schieflast und Bereitstellung von Blindleistung.

Konfiguration des Wechselrichters

Der Wechselrichter von SMA kann sehr einfach über seine Konfigurationswebseite konfiguriert werden. Die meisten Einstellungen werden dabei über den sogenannten Länderdatensatz automatisch eingestellt. Eigentlich nur noch die Q(U)-Kennlinie darf ich an den lokalen Auflagen meines Netzbetreibers einstellen. Dazu später mehr.

Es gibt noch zahlreiche weitere Einstellungen, die jedoch diesen Rahmen hier sprengen; nur erwähnt sei noch, dass ich das Schattenmanagement von SMA einschalten werde. Dieses Schattenmangement SMA ShadeFix, so wird behauptet, sucht regelmäßig nach lokalen Maxima in der Leistungskurve P(U,I). Die erzeugte Leistung ist das Produkt von Spannung und Stromstärke. Und da der Wechselrichter den Widerstand bei der Leistungsaufnahme einstellen kann, so kann er den maximalen Arbeitspunkt in der P(U,I) Kurve finden. Sollten einige Module verschattet sein, so ergeben sich mehrere lokale Maxima und dadurch wird ein einfacher Maximierer eventuell an einem der niedrigeren lokalen Maximum verweilen. SMA ShadeFix soll den absoluten maximalen Leistungspunkt suchen und finden.

Q(U)-Kennlinie

Als Antwort meines offiziellen Einspeisebegehrens an die Stadtwerke Heidelberg bekam ich, unter anderem, dieses Diagramm:

Q(U) Kennline

Aber was ist das eigentlich?

In Kurzform ist das ein dezentrale Hilfsregelung für die Regelung der Spannung im Netz. Durch ohmsche Verluste in den Leitungen haben wir immer einen Spannungsabfall längs der Leitung. Jedoch an jeder Stelle der Leitung können sich Hausanschlüsse befinden, die eine minimale und maximale Spannung nicht unterschreiten dürfen. Soweit kommen die Netzbetreiber damit klar, auch wenn der Spannungsabfall verbrauchsabhängig ist. Die Einspeisung von Solarstrom erhöht jedoch die Spannung am Einspeisepunkt, da der Spannungsabfall nun in die andere Richtung verläuft. Dies hat zur Folge, dass die Netzbetreiber mehr Aufwand in die Spannungsregelung investieren müssen. Oder aber, die Spannung wird dezentral über alle Wechselrichter geregelt. Man kann nämlich durch das durch Bereitstellung von induktiver Blindleistung (untererregt) die Spannung am Einspeisepunkt senken. Mehr Infos im Photovoltaik-Forum.

Zurück zur Q(U)-Kennlinie der Stadtwerke. Eigentlich kein Problem, die Kennlinie kann man bequem im SMA Sunny Tripower Wechselrichter auf seiner Konfigurationsseite einstellen. Ja -- ja, wenn man die entsprechende Berechtigung, den sogenannten SMA Grid Guard Code besitzt. Und den bekommt man nur als Fachkraft...und gegen nochmal 60€ Netto. Da ich Fachkraft bin, gibt's auch keine Probleme.

Hinweis am Rande: Merkwürdigerweise bezeichnen die Stadtwerke die Bereitstellung von kapazitiver Blindleistung (übererregt) als Q < 0. Bei SMA gibt man dagegen die Bereitstellung von induktiver Blindleistung (untererregt) negativ an. Eigentlich und akademisch sollte man in beiden Situationen von negativer Leistung sprechen, da wir in beiden Fällen Leistung einspeisen.

Dieses Schaubild hilft mir bei der Einstellung:

Btw., das Qmax muss hier mindestens cos(phi) = 0,95 eingestellt werden. Das wäre bei maximaler Scheinleistung von 6 kW, eben:  sin(arccos(0,95))*6 kW = 1,87 kW. Das sollte man wissen, um nicht mehr Blindleistung erzeugen zu müssen als vorgeschrieben ist.

3te Phase wird zu hoch gemessen

Erwähnen möchte ich jedoch, dass ich die Genauigkeit der Spannungsmessung der Wechselrichter, zumindest von SMA, für unzureichend finde. Bei meinem Gerät gibt es offensichtlich einen konstanten Offset der 3ten Phase und mein Gerät misst auf der 3ten Phase ca. 4 Volt zuviel. Das sind immerhin 1,7%. Der Support von SMA gibt nach nachhaken an, dass 3% Abweichung noch ok für diese Geräte seien. Ich finde es sehr bedenklich, dass ein Netzbetreiber eine solch enge Q(U)-Kennlinie herausgibt, obwohl die Geräte selbst gar nicht so genau messen können. Siehe Bild:

70% Regel, Komma, weich

Nun, laut §9 des EEG, Absatz (2) habe ich die Wahl zwischen der Reduzierung der Einspeisung auf maximal 70% der installierten Modul-Leistung oder ferngesteuertes Reduzieren bei Überlastung durch den Netzbetreiber.

Da ich alles selbst unter Kontrolle halten will entscheide ich mich für ersteres, aber für die weiche Regelung. Das Gesetz sagt nämlich ich dürfe nur 70% der Leistung einspeisen, es limitiert nicht wieviel ich erzeugen und selbst verbrauchen darf. Daher ist der SMA Home Manager direkt am Netzeinspeisepunkt installiert und misst dort Leistung (Spannung und Stromstärke aller drei Phasen), die in oder aus meinem Haus fließt. Kleiner Einschub: er mißt die Leistung als komplexe Zahl. Der imaginäre Teil der Leistung entspricht der Blindleistung und der reale Teil dem der Wirkleistung. Da sowohl Imaginärteil als auch Realteil positiv oder negativ sein kann, sprechen wir hier von einer vier quadranten Messung.

Nun, als weiche 70% Regel benennt man, die Regelung des Wechselrichters durch eine ebensolche Messung der Einspeisewirkleistung und deren Einflußnahme auf den Wechselrichter, dass dieser nur noch 70% einspeisen darf. Dies ist deutlich besser als eine starre Regelung, dies hat zur Folge, die Betreiber solcher Anlagen auch ihre Verbraucher optimieren: Meine Frau wäscht jetzt Wäsche nur noch an sonnigen Tagen!

Unlogischerweise muss ich die Einstellung im Sunny Portal durchführen und nicht am Wechselrichter. Der SMA Home Manager hat kein eigene Konfigurationswebseite und wird über das Sunny Portal konfiguriert. 

Inbetriebnahme erfolgt, aber erst noch kein Dauerbetrieb

Es ist also geschafft, die Anlage ist installiert, sie ist konfiguriert, sie läuft. -- Nun, muss ich sie aber wieder abstellen, da der Zweirichtungszähler des Messstellenbetreibers noch nicht installiert ist. Das ist sehr schade.

Anbei ein Screenshot des Sunny Portals, während der Inbetriebnahme. Obwohl genügend Licht und Sonne da ist, hat die Regelung das Einspeisen auf 70% limitiert. Hier gilt es jetzt Verbraucher einzuschalten.

Ich hoffe, dass der Zähler bald eingebaut wird, damit das Einspeisen beginnen kann!