Diplomarbeit: Erneuerung der Photovoltaikanlage der HTL Bregenz
Projektbeschreibung
Diese Diplomarbeit befasste sich mit der Erneuerung der veralteten Photovoltaikanlage an der HTL Bregenz. Im Zuge des Projekts wurden die PV-Module und Wechselrichter ausgetauscht sowie die Anzeigetafel wieder in Betrieb genommen. Die modernisierte Anlage verfügt nun über eine Leistung von 15 kWp.
Die vom Wechselrichter erfassten Messdaten werden über Modbus TCP in das schulinterne Netzwerk übertragen und stehen dadurch für zukünftige Projekte und Übungen zur Verfügung. Darüber hinaus werden die aktuellen Anlagendaten den Schüler:innen über die Anzeigetafel visuell aufbereitet dargestellt.
Im Rahmen dieses Projekts war es meine Aufgabe, die Anzeigetafel im Eingangsbereich wieder in Betrieb zu nehmen und die Messdaten benutzerfreundlich zu visualisieren.
Einen Artikel zur feierlichen Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage finden Sie hier auf der Website der HTL Bregenz.
Eckdaten
- Projektteam
- Alexa Muxel, Lukas Weilguni, Matti Wohlgenannt
- Betreuer
- FOL Dipl.-Päd. Ing. Gerhard Mayr, Martin Ujetz
- Projektziele
-
- Altanlage demontieren
- Neuanlage montieren
- Anzeigetafel in Betrieb nehmen
- Daten im Netzwerk bereitstellen
- Mit Unterstützung durch
-
- illwerke vkw AG
- doma vkw Energietechnik GmbH
- EQ Systems GmbH
- Dorfelektriker Mittelberger GmbH
Neue PV-Module
Insgesamt wurden 40 neue monokristalline Solarmodule installiert, die eine Gesamtleistung von 15 kWp erreichen. Diese Module sind effizienter und langlebiger als die alten, was zu einer höheren Energieausbeute und einer besseren Integration in das bestehende System führt. Durch die unterschiedliche Ausrichtung der Module können die Erträge für Ost-, Süd- und Westausrichtung miteinander verglichen werden. Die Aufteilung der Ausrichtungen ist wie folgt:
- Süd1 (30°)
- 11 Module
- Süd2 (9°)
- 11 Module
- Ost (9°)
- 9 Module
- West (9°)
- 9 Module
Neue Wechselrichter
Um die Leistung der neuen PV-Module optimal zu nutzen, wurden zwei moderne Fronius Symo GEN24 Wechselrichter installiert. Diese sind mit dem Modbus-TCP-Protokoll ausgestattet, was eine einfache Integration in das schulinterne Netzwerk ermöglicht. Dadurch können die Messdaten der PV-Anlage live erfasst und vielseitig genutzt werden. Die Wechselrichter sind so konfiguriert, dass sie die Leistung der einzelnen Module kontinuierlich überwachen und bereitstellen.
Anzeigetafel
Die Anzeigetafel im Eingangsbereich der HTL Bregenz ist ein Projekt, das über mehrere Jahre hinweg von Schülerinnen und Schülern kontinuierlich erweitert und verbessert wurde. Bei der Übernahme der Anlage war sie jedoch nicht mehr funktionsfähig. Im Rahmen unserer Diplomarbeit habe ich die Anzeigetafel wieder in Betrieb genommen und die Daten der PV-Anlage so aufbereitet, dass sie für Schüler:innen und Lehrer:innen der HTL Bregenz leicht verständlich dargestellt werden.
Dazu habe ich den vorhandenen Arduino-Code überarbeitet und die Verbindung zur Wetterstation wiederhergestellt. Die LEDs der Sonne und des Windrads visualisieren Beleuchtungsstärke und Windgeschwindigkeit über die Geschwindigkeit ihrer Animation. Auf dem Bildschirm werden die aktuellen Erträge der PV-Anlage angezeigt.
Datenvisualisierung mit IP-Symcon
Ein zentrales Element der Modernisierung war die strukturierte Aufbereitung und anschauliche Visualisierung der Anlagendaten. Zum Einsatz kam hierfür die Software IP-Symcon, eine leistungsstarke und flexible Plattform für Hausautomation und Datenvisualisierung. Sie ermöglicht die Live-Erfassung und -Verarbeitung der Daten der Photovoltaikanlage.
Die Wechselrichter sind über Modbus-TCP mit dem auf einem Windows-PC betriebenen IP-Symcon-Server verbunden. Dieser übernimmt die zentrale Rolle als Datenschnittstelle: Er erfasst die Messwerte der Wechselrichter, bereitet sie auf und stellt sie für die Visualisierung bereit. Ein Mini-PC an der Anzeigetafel ruft die Visualisierung über das schulinterne Netzwerk vom Server ab, sodass die Daten live angezeigt werden können.
Die Darstellung erfolgt in einem übersichtlich gestalteten Dashboard, das alle relevanten Kennzahlen der PV-Anlage auf einen Blick präsentiert – darunter die aktuelle Leistung, das Energiemanagement, die Gesamtproduktion sowie die Erträge der einzelnen Modul-Ausrichtungen.