Solarmessgerät

In Anbetracht der Auswirkungen und Risiken von Atomkraft und den derzeit noch üblichen Brennstoffen wie Kohle, Öl, Gas und Holz zur Erzeugung von Elektroenergie und Wärme wird die Nutzung von erneuerbaren Energien immer wichtiger. Die Technik zur Nutzung der Solarenergie ist inzwischen so weit entwickelt und verbreitet, dass die Solaranlagen in der Herstellung und im Betrieb im langjährigen Vergleich zu konventioneller Energieerzeugung oft nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch erheblich kostengünstiger sind. 

Solaranlagen können grundsätzlich unterschieden werden in thermische Solaranlagen und Photovoltaikanlagen. Während bei thermischen Solaranlagen Wasser durch die Sonne erwärmt wird, dass dann zur Beheizung oder Warmwasserbereitung genutzt wird, wird durch Photovoltaikanlagen mit Hilfe des fotoelektrischen Effekts durch Sonnenlicht elektrischer Strom erzeugt.

Damit die Module einer Solaranlage für den vorgesehenen Zweck bestmöglich positioniert und ausgerichtet werden, kann im Zuge der Planung mit einem speziellen Solarmessgerät am vorgesehenen Standort die dort auftreffende solare Strahlung ermittelt werden. In Fällen, in denen die Montageposition nicht frei gewählt werden kann, lässt sich mit Hilfe der vom Solarmessgerät bestimmten Strahlungsintensität der mögliche solare Ertrag bei einer bestimmten Modulfläche berechnen. Für die Planer und Errichter von Solaranlagen, aber auch für die Betreiber größerer Anlagen ist ein Solarmessgerät fast immer eine nützliche Investition. 

Messungen bei der Entwicklung und Herstellung von Photovoltaikmodulen 
Es wird ständig weiter nach Möglichkeiten gesucht, leistungsfähige Photovoltaikmodule aus gut zugänglichen Materialien kostengünstig zu fertigen. An den Prototypen der wird mit einem Solarmessgerät festgestellt, wie effektiv die entwickelten Modelle die auftreffende Solarenergie in elektrischen Strom umwandeln. Es gibt bereits Untersuchungen mit Werkstoffen, die in der Lage sind auch UV-Licht zu nutzen. Auch bei der Qualitätssicherung von in Serie gefertigten Photovoltaikmodulen werden Messungen mit einem geeigneten Solarmessgerät durchgeführt. Durch die Messungen soll sichergestellt werden, dass nur einwandfreie Module das Werk verlassen und dass Mängel im Fertigungsprozess umgehend erkannt und beseitigt werden.

Messungen in der Planungsphase von Solaranlagen
In den meisten Fällen sollen sowohl thermische Solaranlagen als auch Photovoltaikanlagen so auf den zur Verfügung stehenden Standorten installiert werden, dass insgesamt oder zu bestimmten Zeiten möglichst viel Sonnenstrahlung auf die Module trifft. Dabei spielen nicht nur die Himmelsrichtung und die Neigung der Module eine Rolle, sondern auch die Verschattung durch die Umgebung. Da wo mehrere Auswahlmöglichkeiten für die Position einer Anlage zur Verfügung stehen, können die solaren Erträge der verschiedenen Optionen mit einem Solarmessgerät bestimmt werden. Die Flächengröße der Anlage lässt sich durch die Messungen gut an den gewünschten Ertrag anpassen, wenn zusätzliche Einflüsse wie der im Tagesverlauf und jahreszeitlich wechselnde Sonnenstand und die üblichen witterungsbedingte Ausfälle berücksichtigt werden.

Messungen bei der Installation und Wartung von Photovoltaikanlagen
Errichtung, Änderung, Betrieb und Prüfung von Photovoltaikanlagen sind gewissen Vorschriften unterworfen. Diese dienen nicht ausschließlich dem Schutz von Personen und Sachwerten und der Sicherung der Funktions- und Leistungsfähigkeit der elektrischen Anlagen. Photovoltaikanlagen, die den erzeugten elektrischen Strom in das Netz des regionalen Energieversorgers einspeisen, dürfen dessen Netzsicherheit nicht gefährden.

Zu den zwingend einzuhaltenden Regeln gehören unter anderem folgende VDE-Normen:
• VDE-AR-N 4105 - Anschluss und Parallelbetrieb von PV-Anlagen
• VDE 0126-23-1 bzw. DIN EN 62446 - Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen
• VDE 0126-24 bzw. DIN EN 61829 - Messen der Strom- und Spannungskennlinien am Einsatzort

Mit einem Solarmessgerät zur Leistungsmessung können bei der Kontrolle am Einsatzort nicht nur die Leistungswerte eines Photovoltaikmoduls ermittelt werden. Aus den in der Grafik dargestellten Messwerten ist zudem schnell erkennbar, ob und in welchem Bereich Zellen des geprüften Moduls schadhaft sind.

Die Anforderungen an das Solarmessgerät werden größtenteils bereits durch den Messzweck und die Ansprüche des Anwenders bestimmt. Bei der Entwicklung und Fertigung von Photovoltaikmodulen werden viele Messungen am gleichen Platz und bei gleichbleibenden Umgebungsbedingungen in temperierten Innenräumen durchgeführt. Bei diesen Messbedingungen können die Ergebnisse meist direkt an einen Computer gesendet und an dessen Bildschirm bequem ausgewertet und weiterbearbeitet werden.

Ein Solarmessgerät für Messungen im Freien wird dagegen unterschiedlichen Witterungsbedingungen ausgesetzt und muss so konstruiert sein, dass es beim Einsatz an wechselnden Standorten einfach bedient und abgelesen werden kann. Vor der Errichtung von Solaranlagen geht es bei den Messungen vor Ort vor allem um den möglichen Solarertrag. Während und nach der Errichtung sind außerdem verschiedene Messungen zur Sicherheit und Leistungsfähigkeit der photovoltaischen Anlagen notwendig. Oft werden dazu mehrere Gerätemodelle mit unterschiedlichen Spezifikationen eingesetzt.

Wichtige Merkmale bei einem Solarmessgerät zur Messung der solaren Einstrahlung
Dieser Typ Solarmessgerät misst die Lichtintensität der an Sensor auftreffenden solaren Strahlung. Die Messergebnisse dienen entweder als Entscheidungsgrundlage für Standort, Ausrichtung und Flächengröße einer Solaranlage oder als Ausgangswert für konkrete Leistungsmessungen an Photovoltaikmodulen. Bei der Auswahl des Gerätemodells sollten folgendes berücksichtigt werden:

- Bedienbarkeit und Funktionalität 
- Messbereich für das Lichtspektrum
- Anordnung des internen oder externen Sensors
- Art und Größe des Messwertspeichers 
- Langzeitmessungen mit Wahl des Speicherintervalls
- Schnittstellen zur Datenübertragung
- Auswertesoftware für die Messdaten
- Kalibrier- bzw. Justiermöglichkeit
- zusätzliche Messwerte z.B. Ermittlung von Transmissionswerten für transparente Abdeckungen 

Wichtige Merkmale bei einem Solarmessgerät zur Prüfung von PV-Anlagen und einzelnen Photovoltaikmodulen
Errichter von Photovoltaikanlagen können für die vorgeschriebenen Kontrollen zur Inbetriebnahme Gerätemodelle nutzen, die die korrekte Messung und Dokumentation vereinfachen. Dieser Typ Solarmessgerät ist natürlich auch für die regelmäßigen Wiederholungsprüfungen einsetzbar. Einige der Modelle sind außerdem auch mit besonderen Funktionen zur Durchführung und Auswertung von Leistungsmessungen an Photovoltaikmodulen ausgestattet. 

Bei der Entscheidung für ein Gerätemodell sollte unbedingt geprüft werden, ob es sinnvoller ist, ein einzelnes Solarmessgerät anzuschaffen, mit dem sowohl die Sicherheitsprüfungen als auch die Leistungsmessungen durchgeführt werden können oder mehrere verschiedene Geräte zu verwenden, die auch unabhängig voneinander eingesetzt werden können.

Auf folgende Merkmale sollten beim Vergleich der Geräte geachtet werden: 
- Größe des Displays
- Erkennbarkeit von Schrift und Grafik
- Anordnung und Beschriftung des Bedienfeldes
- Messbereiche für Stromstärke und Spannung
- Spannungswerten bei der Isolationswiderstandsmessung 
- Niederohmmessung / Durchgangsprüfung
- Kurzschlussstrommessung
- Leerlaufspannungsmessung
- hinterlegte Testmöglichkeiten für Solarmodule
- Berechnung von Füllfaktor und Effizienz für Solarmodule
- Möglichkeiten der Datenspeicherung
- Schnittstellen zur Datenübertragung
- Auswertesoftware
- Möglichkeit der Justage
- Möglichkeit der Temperaturmessung mit externem Fühler
- verfügbares Messzubehör wie Kabel und Adapter