DE102008021922B4

DE102008021922B4 - Verfahren zur Leistungsüberwachung eines Solarpanels und Vorrichtung zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes

Info

Publication number: DE102008021922B4
Application number: DE200810021922
Authority: DE
Inventors: Christopher Scott Thompson
Original assignee: Xantrex International Inc
Current assignee: Xantrex International Inc
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2028-05-03
Also published as: US7667610B2; US20080272279A1; DE102008021922A1

Abstract

Verfahren zur Leistungsüberwachung eines Solarpanels (12), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: den Empfang von Betriebszustandssignalen, einschließlich: eines Bestrahlungsstärkesignals (I), das die elektromagnetische Strahlung darstellt, die durch das Solarpanel (12) empfangen wird; eines Alterssignals (A), das das Alter des Solarpanels darstellt; den Empfang eines Leistungssignals (P), das die tatsächliche Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt; die Erzeugung einer Leistungsabschätzung (Pe) in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und auf einen Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor (x) sowie einen Altersanpassungsfaktor (z), wobei die Leistungsabschätzung (Pe) eine erwartete Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt und die Anpassungsfaktoren (x, z) zur Anpassung des Bestrahlungsstärkesignals (I) und des Alterssignals (A) dienen und die Veranlassung der Erzeugung eines Warnsignals in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals (P) von der Leistungsabschätzung (Pe).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsüberwachung eines Solarpanels gemäß Anspruch 1, ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 24, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes gemäß Anspruch 25 sowie ein Sonnenenergiesystem gemäß Anspruch 43.
2. Stand der Technik
Solarpanels werden in Sonnenenergieerzeugungssystemen benutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Solarpanels erzeugen grundsätzlich Gleichstrom, der zur Ladung von Batteriebanken benutzt werden kann. Der Gleichstrom kann alternativ in einen Leistungswandler eingespeist werden, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, der beispielsweise für die Einspeisung in ein Wechselstromnetz geeignet ist.
Solarpanels werden üblicherweise im Freien angebracht, um sie der Sonnenstrahlung auszusetzen. Dadurch werden sie außerdem der Verunreinigung durch Dreck und Ablagerungen wie zum Beispiel Staub, Äste, Blätter oder Schnee ausgesetzt. Solche Verunreinigungen fügen den Solarpanels zwar nicht unbedingt physischen Schaden zu, können jedoch eine Reduzierung der elektrischen Ausgangsleistung bei einer vorgegebenen Sonnenbestrahlung verursachen, weil dies die Strahlungsmenge reduzieren kann, die die aktiven Bereiche der Panels erreichen kann.
Außerdem verringert sich die Ausgangsleistung im Zuge des Alterns der Solarpanels um möglicherweise bis zu 0,5% pro Jahr.
Es ist im Allgemeinen nicht immer möglich, zu bestimmen, ob eine Reduzierung der Ausgangsleistung sich auf niedrigere Bestrahlungswerte, niedrigere Temperaturen, Verunreinigung der Panels oder das Altern gründet. Da Solarpanels oftmals an unzugänglichen Standorten angebracht sind, sind regelmäßige Sichtprüfungen nicht immer praktikabel.
Der Aufsatz „Überwachung/Monitoring von Photovoltaikanlagen” von D' Souza und Herzog befasst sich mit einem Konzept und den Anforderungen an eine Überwachungseinrichtung, die es ermöglicht, den Betrieb einer Photovoltaikanlage automatisch zu überwachen und gegebenenfalls auch kontinuierlich anzuzeigen. Auch die US 6,892,165 B2 befasst sich mit der Überwachung von Photovoltaikanlagen. Die DE 40 17 860 A1 betrifft eine Energiegewinnungsanlage, insbesondere Propeller-Schiffsantrieb, mit Speisung durch einen Solargenerator.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit möglichst einfachen Mitteln eine optimale Leistungsüberwachung einer Photovoltaikanlage zu gewährleisten.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen von Anspruch 24, eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 25 und ein Sonnenenergiesystem mit den Merkmalen von Anspruch 43.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes bereitgestellt. Das Verfahren umfasst den Empfang von Betriebszustandssignalen einschließlich eines Bestrahlungsstärkesignals, das die elektromagnetische Strahlung darstellt, die durch das Solarpanel empfangen wird, sowie eines Alterssignals, das das Alter des Solarpanels darstellt. Das Verfahren umfasst weiterhin den Empfang eines Leistungssignals, das die tatsächliche Ausgangsleistung des Solarpanels darstellt, und die Erzeugung einer Leistungsabschätzung in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren. Die Leistungsabschätzung stellt eine erwartete Ausgangsleistung des Solarpanels dar, und die Anpassungsfaktoren sind für die Anpassung des Bestrahlungsstärkesignals bzw. des Alterssignals. Das Verfahren umfasst weiterhin die Erzeugung eines Warnsignals, das in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals von der Leistungsabschätzung zu erzeugen ist.
Der Empfang des Alterssignals umfasst möglicherweise das Auslesen eines Alterswertes aus einem Speicher.
Das Verfahren kann die Speicherung des Alterswerts in dem Speicher umfassen.
Das Verfahren kann die Berechnung des Alterswerts in Erwiderung auf ein Signal, das von einem Zeitschalter empfangen wurde, umfassen.
Die Erzeugung der Leistungsabschätzung kann die Berechnung der Leistungsabschätzung gemäß der Relation P_e = xI – zA umfassen, wobei P_e die Leistungsabschätzung darstellt, x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, I das Bestrahlungsstärkesignal darstellt, z den Altersanpassungsfaktor darstellt und A das Alterssignal darstellt.
Das Verfahren kann den Empfang des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors umfassen.
Das Verfahren kann die Berechung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors umfassen.
Der Empfang der Betriebszustandssignale kann den Empfang eines Temperatursignals, das die Temperatur des Solarpanels darstellt, umfassen, und die Erzeugung der Leistungsabschätzung kann die Erzeugung der Leistungsabschätzung in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und die Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren und einen Temperaturanpassungsfaktor umfassen, wobei der Temperaturanpassungsfaktor zur Anpassung des Temperatursignals betriebsfähig ist.
Die Erzeugung der Leistungsabschätzung kann die Berechnung der Leistungsabschätzung gemäß der Relation P_e = xI – zA – yT umfassen, wobei P_e die Leistungsabschätzung darstellt, x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, z den Altersanpassungsfaktor darstellt, A das Alterssignal darstellt, I das Bestrahlungsstärkesignal darstellt, y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt und T das Temperatursignal darstellt.
Das Verfahren kann die Erzeugung eines Temperatursignals umfassen.
Die Erzeugung des Temperatursignals kann den Betrieb eines Temperatursensors umfassen, der betrieblich zur Erfassung einer Temperatur des Solarpanels konfiguriert ist.
Die Berechnung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors kann die Berechnung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors gemäß der Relation
umfassen, wobei x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, P_o das Leistungssignal zu einer Bezugszeit darstellt, I_o das Bestrahlungsstärkesignal zu der Bezugszeit darstellt, y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt und T das Temperatursignal darstellt.
Das Verfahren kann die Speicherung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors umfassen.
Die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals kann die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals zu einem Zeitpunkt umfassen, an dem das Leistungssignal eine tatsächliche Ausgangsleistung darstellt, die geringer als die Leistungsabschätzung ist.
Die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals kann die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals zu einem Zeitpunkt umfassen, an dem das Leistungssignal eine tatsächliche Ausgangsleistung darstellt, die von der Leistungsabschätzung um mehr als eine Bezugsabweichung abweicht.
Die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals kann die Betätigung eines Lichts umfassen.
Die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals kann die Veranlassung der Anzeige einer Meldung umfassen.
Die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals kann die Veranlassung der Übertragung einer Nachricht an ein Nachrichtengerät umfassen.
Das Verfahren kann die Erzeugung des Warnsignals umfassen.
Das Verfahren kann die Erzeugung des Leistungssignals umfassen.
Die Erzeugung des Leistungssignals kann das Messen des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung des Solarpanels und die Berechnung eines tatsächlichen Leistungswertes und die Erzeugung des Leistungssignals in Erwiderung auf den tatsächlichen Leistungswert umfassen.
Das Verfahren kann die Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals umfassen.
Die Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals kann den Betrieb einer Bestrahlungsstärkemessvorrichtung umfassen, die betrieblich zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals konfiguriert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das mit Codes kodiert ist, um eine Verarbeitungsschaltung anzuweisen, die oben aufgezeigten Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Signal bereitgestellt, das mit Codes kodiert ist, um eine Verarbeitungsschaltung anzuweisen, die oben aufgezeigten Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst Vorkehrungen zum Empfang von Betriebszustandssignalen, einschließlich eines Bestrahlungsstärkesignals, das die durch das Solarpanel empfangene elektromagnetische Strahlung darstellt, und eines Alterssignals, das das Alter des Solarpanels darstellt. Die Vorrichtung umfasst weiterhin Vorkehrungen zum Empfang eines Leistungssignals, das die tatsächliche Ausgangsleistung des Solarpanels darstellt, und Vorkehrungen zur Erzeugung einer Leistungsabschätzung in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren, wobei die Leistungsabschätzung eine erwartete Ausgangsleistung des Solarpanels darstellt und die Anpassungsfaktoren zur Anpassung des Bestrahlungsstärkesignals bzw. des Alterssignals dienen. Die Vorrichtung umfasst außerdem Vorkehrungen zur Erzeugung eines Warnsignals, das in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals von der Leistungsabschätzung zu erzeugen ist.
Die Vorkehrungen zum Empfang können Vorkehrungen zum Ablesen eines Alterswertes aus einem Speicher umfassen.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Speicherung des Alterswertes in dem Speicher umfassen.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Berechnung des Alterswertes in Erwiderung auf ein von einem Zeitschalter empfangenes Signal umfassen.
Die Vorkehrungen zur Erzeugung der Leistungsabschätzung können Vorkehrungen zur Berechnung der Leistungsabschätzung gemäß der Relation P_e = xI – zA umfassen, wobei P_e die Leistungsabschätzung darstellt, x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, z den Altersanpassungsfaktor darstellt, I das Bestrahlungsstärkesignal darstellt und A das Alterssignal darstellt.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zum Empfang des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors umfassen.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Berechung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors umfassen.
Die Vorkehrungen zum Empfang der Betriebszustandssignale können Vorkehrungen zum Empfang eines Temperatursignals umfassen, das die Temperatur des Solarpanels darstellt, und die Vorkehrungen zur Erzeugung der Leistungsabschätzung können Vorkehrungen zur Erzeugung der Leistungsabschätzung in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und die Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren und einen Temperaturanpassungsfaktor umfassen, wobei der Temperaturanpassungsfaktor zur Anpassung des Temperatursignals betriebsfähig ist.
Die Vorkehrungen zur Erzeugung der Leistungsabschätzung können Vorkehrungen zur Berechung der Leistungsabschätzung gemäß der Relation P_e = xI – zA – yT umfassen, wobei P_e die Leistungsabschätzung darstellt, x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, z den Altersanpassungsfaktor darstellt, A das Alterssignal darstellt, I das Bestrahlungsstärkesignal darstellt, y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt und T das Temperatursignal darstellt.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Erzeugung des Temperatursignals umfassen.
Die Vorkehrungen zur Erzeugung des Temperatursignals können Vorkehrungen zur Erfassung einer Temperatur des Solarpanels umfassen.
Die Vorkehrungen zur Berechnung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors können Vorkehrungen zur Berechnung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors gemäß der Relation
umfassen, wobei x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, P_o das Leistungssignal zu einer Bezugszeit darstellt, I_o das Bestrahlungsstärkesignal zu der Bezugszeit darstellt, y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt und T das Temperatursignal darstellt.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Speicherung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors umfassen.
Die Vorkehrungen zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals können die Vorkehrungen zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals zu einem Zeitpunkt umfassen, an dem das Leistungssignal eine tatsächliche Ausgangsleistung darstellt, die geringer als die Leistungsabschätzung ist.
Die Vorkehrungen zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals können Vorkehrungen zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals zu einem Zeitpunkt umfassen, an dem das Leistungssignal eine tatsächliche Ausgangsleistung darstellt, die sich von der Leistungsabschätzung um mehr als eine Bezugsabweichung unterscheidet.
Die Vorkehrungen zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals können Vorkehrungen zur Betätigung eines Lichts umfassen.
Die Vorkehrungen zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals können Vorkehrungen zur Veranlassung der Anzeige einer Meldung umfassen.
Die Vorkehrungen zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals können Vorkehrungen zur Veranlassung der Übertragung einer Nachricht an ein Nachrichtengerät umfassen.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Erzeugung des Warnsignals umfassen.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Erzeugung des Leistungssignals umfassen.
Die Vorkehrungen zur Erzeugung des Leistungssignals können Vorkehrungen zur Messung des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung des Solarpanels und die Vorkehrungen zur Berechnung eines tatsächlichen Leistungswertes und die Erzeugung des Leistungssignals in Erwiderung auf den tatsächlichen Leistungswert umfassen.
Die Vorrichtung kann Vorkehrungen zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals umfassen.
Die Vorkehrungen zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals können Vorkehrungen zum Betrieb einer Bestrahlungstärkemessvorrichtung umfassen, die betrieblich zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals konfiguriert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Sonnenenergiesystem bereitgestellt, das die obige Vorrichtung und weiterhin ein Solarpanel umfasst, wobei das Solarpanel zur Erzeugung einer Ausgangsleistung an einem Leistungsausgabeanschluss betriebsfähig ist und eine Bestrahlungstärkemessvorrichtung, die zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals betriebsfähig ist.
Das System kann einen Temperatursensor umfassen, wobei der Temperatursensor betrieblich zur Messung der Temperatur des Solarpanels und zur Erzeugung des Temperatursignals konfiguriert ist.
Das System kann eine Solarpanelschnittstelle umfassen, wobei die Solarpanelschnittstelle betrieblich zum Empfang der Ausgangsleistung und zur Leistungskonditionierung zur Benutzung beim Betrieb einer Last konfiguriert ist.
Die Schnittstelle kann zur Erzeugung des Leistungssignals konfiguriert sein.
Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind der folgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den begleitenden Abbildungen entnehmbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen, die die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele erläutern, ist
eine schematische Darstellung des Sonnenenergieerzeugungssystems gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
eine schematische Darstellung des Sonnenenergieerzeugungssystems gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
eine schematische Darstellung einer Verarbeitungsschaltung zur Inbetriebnahme einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes für das in dargestellte Energieerzeugungssystem;
ein Flussdiagramm eines Kalibrierungsprozesses, der durch die in dargestellte Verarbeitungsschaltung ausgeführt wird,
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes, das durch die in dargestellte Verarbeitungsschaltung ausgeführt wird;
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung eines Leistungssignals zur Benutzung in dem in dargestellten Verfahren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf wird ein Sonnenenergieerzeugungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung allgemein an 10 gezeigt. Das System 10 umfasst ein Solarpanel 12, eine Solarpanelschnittstelle 14 und eine Vorrichtung 16 zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes.
Das Solarpanel 12 kann eine Mehrzahl von fotovoltaischen Zellen umfassen, die zur Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie betriebsfähig sind. Das Solarpanel 12 umfasst ein Paar Ausgangsanschlüsse 18 und 19, die den Anschluss des Solarpanels an beispielsweise eine Last oder eine Schnittstelle ermöglichen.
Die Solarpanelschnittstelle 14 umfasst Eingangsanschlüsse 20 und 21 zum Empfang der Ausgangsleistung von den jeweiligen Ausgangsanschlüssen 18 und 19 des Solarpanels 12. Die Solarpanelschnittstelle 14 umfasst außerdem ein Paar Ausgangsanschlüsse 22 zur Einspeisung von Ausgangsleistung an eine Last 24. Die Solarpanelschnittstelle 14 ist allgemein betriebsfähig zum Empfang einer Eingabeleistung an den Anschlüssen 20 und 21 und zur Umwandlung der Eingabeleistung in eine Ausgangsleistung, die zum Antrieb der Last 24 geeignet ist, an den Anschlüssen 22. Die Solarpanelschnittstelle 14 kann einen Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter zur Einspeisung von elektrischer Leistung an eine Wechselstromladung, wie z. B. einem Wechselstromnetz, umfassen.
Die Solarpanelschnittstelle 14 umfasst außerdem einen Ausgang 26 zur Erzeugung eines Leistungssignals, das die tatsächliche Ausgangsleistung des Solarpanels 12 darstellt.
Das System 10 umfasst weiterhin eine Bestrahlungstärkemessvorrichtung 28, die einen Ausgang 30 zur Erzeugung eines Bestrahlungsstärkesignals umfasst, das die Intensität der elektromagnetischen Strahlung darstellt, die von dem Solarpanel 12 empfangen wird. Die Bestrahlungstärkemessvorrichtung 28 befindet sich gewöhnlich in Nähe des Solarpanels 12, so dass die an der Bestrahlungstärkemessvorrichtung empfangene Bestrahlungsstärke für die an dem Solarpanel empfangene Bestrahlungsstärke repräsentativ ist. Eine beispielhafte Bestrahlungstärkemessvorrichtung ist ein CMP3 Pyranometer, erhältlich bei Kipp and Zonen USA Inc. in Bohemia NY, USA.
Die Vorrichtung 16 umfasst einen Betriebszustandsempfänger 31, der betrieblich zum Empfang von Betriebszustandssignalen konfiguriert ist. Der Betriebszustandsempfänger 31 hat eine Bestrahlungsstärkesignaleingabe 34 zum Empfang des Bestrahlungsstärkesignals, das die durch das Solarpanel empfangene elektromagnetische Strahlung darstellt, und eine Alterssignaleingabe 33 zum Empfang eines Alterssignals, das das Alter des Solarpanels darstellt. Das Alterssignal kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass ein Benutzer über eine Computertastatur einen entsprechenden Wert eingibt. Die Vorrichtung 16 umfasst außerdem einen Leistungssignalempfänger 35 mit einer Eingabe 32 zum Empfang des Leistungssignals, das die tatsächliche Leistungsausgabe des Solarpanels darstellt.
Die Vorrichtung 16 umfasst weiterhin eine Verarbeitungsschaltung 70, die betrieblich zur Erzeugung einer Leistungsabschätzung in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale, einen Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor und einen Altersanpassungsfaktor konfiguriert ist. Die Bestrahlungsstärke- und Anpassungsfaktoren können beispielsweise als Benutzereingabe bereitgestellt werden oder können in die Verarbeitungsschaltung 70 vorprogrammiert werden. Die Bestrahlungsstärke- und Alters-Anpassungsfaktoren dienen zur Anpassung der Bestrahlungsstärke- bzw. Alterssignale, und die Leistungsabschätzung stellt eine erwartete Ausgangsleistung unter Beachtung der Alters- und Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktoren der Solarpanele dar. Die Verarbeitungsschaltung 70 ist weiterhin betrieblich zur Veranlassung der Erzeugung eines Warnsignals in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals von der Leistungsabschätzung konfiguriert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 16 einen Ausgang 36, der zur Erzeugung des Warnsignals durch die Verarbeitungsschaltung 70 gesteuert wird.
Unter Bezugnahme auf wird allgemein an 50 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Sonnenenergieerzeugungssystems gezeigt. Das System 50 umfasst das Solarpanel 12, die Solarpanelschnittstelle 14 und die Vorrichtung 16, wie in gezeigt. Das Solarpanel 12 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel weiterhin einen Temperatursensor 52, der betrieblich zur Erfassung einer Temperatur des Solarpanels konfiguriert ist und eine Ausgabe 54 zur Erzeugung eines Temperatursignals hat, die die Temperatur des Solarpanels darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Betriebszustandsempfänger 31 weiterhin eine Eingabe 56 zum Empfang des Temperatursignals von der Ausgabe 54 des Temperatursensors 52. Die Bestrahlungstärkemessvorrichtung 28 und/oder der Temperatursensor 52 können beispielsweise drahtlose Geräte sein.
Die Verarbeitungsschaltung 70 in diesem Ausführungsbeispiel ist betrieblich konfiguriert zur Erzeugung einer Leistungsabschätzung in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale einschließlich des Temperatursignals, des Alterssignals, des Bestrahlungsstärkesignals, eines Temperaturanpassungsfaktors, eines Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors und eines Altersanpassungsfaktors. Die Temperatur-, Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren können beispielsweise als Benutzereingabe bereitgestellt werden oder können in die Verarbeitungsschaltung 70 vorprogrammiert werden. Die Temperatur-, Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren dienen der Anpassung der Temperatur, Bestrahlungsstärke bzw. Alterssignale, und die Leistungsabschätzung stellt eine erwartete Ausgangsleistung unter Beachtung der Temperatur-, Alters- und Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktoren des Solarpanels dar. Die Verarbeitungsschaltung 70 ist weiterhin betrieblich zur Veranlassung der Erzeugung eines Warnsignals in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals von der Leistungsabschätzung konfiguriert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 16 einen Ausgang 36, der durch die Verarbeitungsschaltung 70 zur Erzeugung des Warnsignals gesteuert wird.
Die Warnsignalausgabe 36 ist in einem Ausführungsbeispiel mit einem Licht 204 zur Erzeugung einer sichtbaren Warnanzeige zusammengeschaltet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Warnsignalausgabe 36 durch eine ferngesteuerte Verarbeitungsschaltung (nicht abgebildet) mit einer Anzeige 206 zusammengeschaltet sein, um ein Warnsignal auf der Anzeige anzuzeigen. In noch weiteren Ausführungsbeispielen kann die Warnsignalausgabe 36 mit einem Nachrichtengerät 208 zusammengeschaltet sein, um an den Benutzer eine Warnnachricht beispielsweise durch elektronische Post, einem Instant Messaging Service, Telefon oder Pager zu übermitteln. In dem in gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Solarpanelschnittstelle 14 eine örtliche Verarbeitungsschaltung 62 zum Steuerungsbetrieb der Solarpanelschnittstelle und umfasst weiterhin einen Spannungssensor 58, der zur Erfassung einer Ausgabespannung des Solarpanels und zur Erzeugung eines Ausgabespannungssignals konfiguriert ist, das eine Ausgabespannung des Solarpanels 12 darstellt, die an den Eingangsanschlüssen 20 und 21 empfangen wird. Die Solarpanelschnittstelle 14 umfasst weiterhin einen Stromsensor 60 zur Erfassung eines Ausgabestroms des Solarpanels und zur Erzeugung eines Stromsignals, das den an der Last 24 eingespeisten Strom darstellt. Der Spannungssensor 58 und der Stromsensor 60 stehen in Kommunikation mit der örtlichen Verarbeitungsschaltung 62, um der örtlichen Verarbeitungsschaltung die Erzeugung des Leistungssignals am Ausgang 26 zu ermöglichen, damit dieses durch den Leistungssignalempfänger 35 empfangen werden kann.
Die in und gezeigte Verarbeitungsschaltung 70 wird in detaillierter abgebildet. Unter Bezugnahme auf umfasst die Verarbeitungsschaltung 70 einen Mikroprozessor 72 und umfasst weiterhin einen Programmspeicher 74, Parameterspeicher 76, variablen Speicher 78, einen Datenleser 80 und einen Eingabe-/Ausgabeport (E/A) 82, die allesamt mit dem Mikroprozessor 72 in Kommunikation stehen.
Der Datenleser 80 ermöglicht das Laden von Programmcodes in den Programmspeicher 74 von einem computerlesbaren Medium 86. Das computerlesbare Medium 86 kann eine CD-ROM Disk umfassen, die mit Programmcodes kodiert ist. Die Verarbeitungsschaltung 70 kann alternativ einen verkabelten oder drahtlosen Internetanschluss umfassen, und die Programmcodes können als ein computerlesbares Signal 88 kodiert sein, das an einem Eingang des Mikroprozessors 72 empfangen wird.
Programmcodes zur Steuerung des Mikroprozessors 72 zur Ausführung verschiedener Funktionen werden im Programmspeicher 74 gespeichert, der beispielsweise als Direktzugriffspeicher (RAM – ,random access memory') und/oder als Festplattenlaufwerk (HDD – ,hard disk drive') oder einer Kombination davon eingesetzt werden kann.
Der Parameterspeicher 76 umfasst eine Mehrzahl von Speicherplätzen, einschließlich eines Speichers 105 für die Speicherung einer Bezugszeit und eines Datums (t_o), einem Speicher 109 zur Speicherung eines Leistungsabweichungskriteriums (ΔP₀), einem Speicher 104 zur Speicherung eines Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors (x), einem Speicher 106 zur Speicherung eines Temperaturanpassungsfaktors (y) und einem Speicher 108 zur Speicherung eines Altersanpassungsfaktors (z). Der Parameterspeicher 76 kann beispielsweise im Direktzugriffsspeicher eingebaut werden.
Der variable Speicher 78 umfasst eine Mehrzahl von Speicherplätzen, die auch als Speicher bezeichnet werden, einschließlich eines Speichers 110 zur Speicherung einer Solarpanelleistung (P), einem Speicher 112 zur Speicherung eines Bestrahlungsstärkewertes (I), einem Speicher 114 zur Speicherung eines Temperaturwertes (T), einem Speicher 116 zur Speicherung eines erwarteten Leistungswertes (P_e), einem Speicher 118 zur Speicherung eines Alterswertes (A), einem Speicher 120 zur Speicherung eines Leistungsabweichungswertes (ΔP) und einem Speicher 121 zur Speicherung eines aktuellen Datums- und Zeitwertes, im Folgenden als (t) bezeichnet. Der variable Speicher 78 kann beispielsweise im Direktzugriffsspeicher eingebaut werden.
Der E/A 82 umfasst eine Eingabe 90 zum Empfang des Leistungssignals von der Solarpanelschnittstelle 14. Der E/A 82 umfasst außerdem eine Eingabe 92 zum Empfang des Temperatursignals vom Temperatursensor 52 (in gezeigt) und eine Eingabe 94 zum Empfang des Bestrahlungsstärkesignals von der Bestrahlungstärkemessvorrichtung 28. Die Eingabe 96 kann beispielsweise eine Tastatureingabe sein, und die Verarbeitungsschaltung kann eine Tastaturschnittstelle und damit zusammenhängende Programmcodes umfassen, die die Benutzereingabe an der Tastatur 98 ermöglichen. Die Tastatur 98 kann daher als ein Empfänger fungieren, der beispielsweise den Temperaturanpassungsfaktor, den Altersanpassungsfaktor und/oder den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor empfängt (durch Eingabe von der Bedienperson). Der E/A 82 umfasst außerdem eine Ausgabe 101 zur Erzeugung des Warnsignals.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Verarbeitungsschaltung 70 weiterhin einen Zeitschaltkreis 102, der betrieblich zur Erzeugung eines Signals konfiguriert ist, das eine aktuelle Zeit/ein aktuelles Datum darstellt, und der E/A 82 umfasst eine Eingabe 100 zum Empfang des Zeit-/Datumssignals vom Zeitschaltkreis 102. Natürlich können der Zeitschaltkreis 102 und/oder jeder der Speicher 74, 76, 78 und/oder der E/A 82 in den Mikroprozessor 72 integriert sein.
Kalibrierungsverfahren
Unter Bezugnahme auf wird ein Flussdiagramm allgemein an 140 gezeigt, das Codeblocks darstellt, die den Mikroprozessor 72 anweisen, die Durchführung eines Kalibrierungsverfahrens zu veranlassen. Die Blocks stellen allgemein Codes dar, die von dem computerlesbaren Medium 86 oder dem computerlesbaren Signal 88 abgelesen werden können und im Programmspeicher 74 gespeichert werden, damit der Mikroprozessor 72 zur Durchführung verschiedener Funktionen in Bezug auf das Kalibrierungsverfahren angewiesen wird. Der tatsächliche Code zur Implementierung jedes Blocks kann in jeder geeigneten Programmiersprache geschrieben werden, wie z. B. C, C++ und/oder Assembler-Code.
Das Kalibrierungsverfahren 140 wird allgemein nur einmal zum Zeitpunkt der Installierung des in gezeigten Systems 50 durchlaufen oder beim Umbauen eines Sonnenenergieerzeugungssystems, um die Vorrichtung 16 mit einzubeziehen, und es wird dazu benutzt, bestimmte Variablen zu empfangen und/oder zu erzeugen und für spätere Berechnungen zu speichern.
Das Kalibrierungsverfahren 140 beginnt mit einem ersten Codeblock 142, der den Mikroprozessor 72 anweist, den E/A 82 zum Empfang eines aktuellen Datums- und Zeitsignals vom Zeitschaltkreis 102 an der Eingabe 100 des E/A 82 zu veranlassen. Block 144 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, das aktuelle Datum und die aktuelle Zeit im Speicher 105 des Parameterspeichers 76 zu speichern. Der gespeicherte Wert t_o stellt eine Bezugszeit dar, zu der die Vorrichtung 16 und/oder das System 50 installiert oder gestartet wurde und ermöglicht die spätere Berechnung des Alters der Solarpanele 12.
Das Kalibrierungsverfahren 140 fährt fort mit Block 146, der den Mikroprozessor 72 anweist, den E/A 82 zum Empfang der Benutzereingabe von der Tastatur 98 an der Eingabe 96 des E/A 82 zu veranlassen. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Benutzereingabe den Temperaturanpassungsfaktor y, den Altersanpassungsfaktor z und das Leistungsabweichungskriterium ΔP_o. Die Temperatur- und Altersanpassungsfaktoren können durch Datenblätter bereitgestellt werden, die beispielsweise durch den Hersteller der Solarpanele 12 veröffentlicht werden. Das Leistungsabweichungskriterium kann jeder vom Benutzer auswählbare Wert sein. Ein Leistungsabweichungskriterium von angenommenen 10% kann für viele Benutzungen geeignet sein, wenn ein geschätzter Leistungswert wie unten beschreiben bis zu ungefähr +/–5% genau ist.
Block 148 weist den Mikroprozessor 72 sodann an, die Werte von y, z und ΔP_o im Parameterspeicher 76 in den Speichern 106, 108 bzw. 109 zu speichern.
Alternativ können die Werte von y, z und ΔP_o in Ausführungsbeispielen, bei denen das System 50 als eine Einheit geliefert wird, dauerhaft im Parameterspeicher 76 gespeichert werden, ehe die Einheit versandt wird.
Das Kalibrierungsverfahren 140 wird am Block 150 fortgesetzt, welcher den Mikroprozessor 72 anweist, den E/A 82 zum Empfang eines Bestrahlungsstärkesignals an der Eingabe 94 zu veranlassen und den Wert des Bestrahlungsstärkesignals I im Speicher 112 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 152 weist den Mikroprozessor 72 sodann an, den E/A 82 zum Empfang eines Leistungssignals an der Eingabe 90 zu veranlassen und den Wert des Leistungssignals P im Speicher 110 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 154 weist den Mikroprozessor 72 sodann an, den E/A 82 zum Empfang eines Temperatursignals an der Eingabe 92 des E/A 82 zu veranlassen und den Wert des Temperatursignals T im Speicher 114 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 156 weist den Mikroprozessor 72 an, die Werte von I_o und T von den Speichern 110, 112 bzw. 114 abzulesen und den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor x aus der folgenden Gleichung zu berechnen:
wobei x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt,
P_o den Leistungswert zu einer Bezugszeit darstellt,
I_o das Bestrahlungsstärkesignal zu der Bezugszeit darstellt,
y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt,
T das Temperatursignal darstellt.
In Gleichung 1 ist der Term ,yT' eine Korrektur des Leistungswertes, um die Temperatur des Solarpanels zu berücksichtigen, die eine Wirkung auf die Leistungsumwandlungseffizienz hat.
Block 158 weist den Mikroprozessor 72 sodann an, den berechneten Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor x im Speicher 104 des Parameterspeichers 76 zu speichern. Alternativ braucht der Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor nicht durch den Mikroprozessor 72 berechnet zu werden und kann als Benutzereingabe an der Tastatur 98 empfangen und im Speicher 104 des Parameterspeichers 76 gespeichert werden. Der Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor x hat für ein metrisches Messsystem die Einheit von Quadratmetern (m²) und stellt allgemein die Umwandlungseffizienz des Solarpanels 12 zu der Bezugszeit T₀ dar, die typischerweise die Zeit (d. h. das Datum) ist, an dem das Solarpanel installiert wurde.
Betrieb
Der Betrieb der Vorrichtung 16 wird unter Bezugnahme auf und beschrieben. Unter Bezugnahme auf weisen allgemein die Codes im Programmspeicher 74 den Verarbeitungsschaltkreis 70 zur Erzeugung einer erwarteten Leistungsabschätzung P_e in Erwiderung auf Betriebszustandssignale an, einschließlich des Bestrahlungsstärkesignals I, das am Eingang 94 empfangen wurde, und dem Leistungssignal P, das am Eingang 90 empfangen wurde, und den Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren x und z, die in den Speichern 104 bzw. 108 des Parameterspeichers 76 gespeichert sind. Die Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren x und z dienen der Anpassung des Bestrahlungsstärkesignals I bzw. des Alterwerts A. Die Leistungsabschätzung P_e stellt eine erwartete Ausgabeleistung des Solarpanels 12 dar, und ein Warnsignal wird an der Ausgabe 101 erzeugt, wenn eine Abweichung des Leistungssignals P von der Leistungsabschätzung P_e über das Leistungsabweichungskriterium ΔP_o hinausgeht.
Unter Bezugnahme auf wird ein Flussdiagramm allgemein an 180 gezeigt, das Codeblocks darstellt, die den Verarbeitungsschaltkreis 70 anweisen, die Durchführung eines Verfahrens zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes zu veranlassen. Das Verfahren 180 beginnt mit einem ersten Codeblock 182, der den Mikroprozessor 72 anweist, den Empfang des aktuellen Datums und der aktuellen Zeit t durch das Zeitschaltgerät 102 an der Eingabe 100 des E/A 82 zu veranlassen, und den derzeitigen Wert von t im Speicher 121 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 184 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, den Bezugsdatums-/Bezugs-Zeitwert t_o aus dem Speicher 105 des Parameterspeichers 76 zu lesen, und Block 186 weist den Mikroprozessor 72 an, einen Alterswert A zu berechnen, indem die Abweichung des derzeitigen Werts von t von dem Bezugswert t₀ aus der folgenden Gleichung ermittelt wird: A = t – t₀ Gleichung 2
Der berechnete Wert von A wird dann in dem Speicher 118 des variablen Speichers 78 gespeichert.
Block 188 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, den Empfang des Bestrahlungsstärkesignals an der Eingabe 94 des E/A 82 zu veranlassen. Block 188 veranlasst den Mikroprozessor 72 weiterhin, den Wert des Bestrahlungsstärkesignals I in dem Speicher 112 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 190 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, das Leistungssignal an der Eingabe 90 des E/A 82 zu empfangen und den Leistungssignalwert P in dem Speicher 110 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 192 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor x, den Temperaturanpassungsfaktor y und den Altersanpassungsfaktor z jeweils aus den Speichern 104, 106 und 108 des Parameterspeichers 76 zu beschaffen.
Block 194 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, die erwartete Leistung P_e unter Benutzung der folgenden Gleichung zu berechnen, wobei die in dieser Gleichung benutzten Variablen aus dem dazugehörigen Speicher gelesen werden: P_e = xI – zA – yT Gleichung 3 wobei P_e die Leistungsabschätzung darstellt,
x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt,
I das Bestrahlungsstärkesignal darstellt,
z den Altersanpassungsfaktor darstellt,
A den Alterswert darstellt,
y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt,
T das Temperatursignal darstellt.
In einigen Ausführungsbeispielen, in denen die Leistungsumwandlungseffizienz nicht stark von der Temperatur abhängt, kann der Term ,yT' in Gleichung 3 als ein Temperaturterm angesehen werden und aus der Gleichung 3 weggelassen werden.
Die erwartete Leistung P_e stellt eine angepasste Ausgabeleistung dar, die von dem Solarpanel 12 unter Beachtung der vorherrschenden Bestrahlungsstärke-Bedingungen, der Temperatur des Solarpanels und dem Alter des Solarpanels erwartet wird. Block 194 weist den Mikroprozessor 72 außerdem an, den Wert von P_e im Speicher 116 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 196 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, die Werte von P_e und P aus den Speichern 116 bzw. 110 des variablen Speichers 78 zu lesen und die Leistungsabweichung ΔP zu berechnen und die Leistungsabweichung im Speicher 120 des variablen Speichers 78 zu speichern.
Block 198 weist sodann den Mikroprozessor 72 an, den Wert von ΔP mit dem Leistungsabweichungskriterium ΔP_o zu vergleichen, der im Speicher 109 des Parameterspeichers 76 gespeichert ist. Wenn ΔP größer als das Leistungsabweichungskriterium ΔP_o ist, dann wird das Verfahren 180 an Block 200 fortgesetzt, welcher den Mikroprozessor 72 anweist, die Erzeugung eines Warnsignals an der Ausgabe 101 des E/A 82 zu veranlassen. Der Prozessor wird sodann zurück zu Block 182 gewiesen, um das Verfahren wieder aufzunehmen.
Wenn ΔP an Block 198 geringer als das Leistungsabweichungskriterium ΔP_o ist, dann wird der Mikroprozessor 72 zurück zu Block 182 gewiesen, um das Verfahren wieder aufzunehmen, ohne dass die Erzeugung des Warnsignals veranlasst wird. Das Leistungsabweichungskriterium ΔP_o stellt einen Betrag dar, um den die tatsächliche Ausgabeleistung des Solarpanels von der erwarteten Ausgabeleistung des Solarpanels abweichen darf, ehe die Erzeugung des Warnsignals an der Ausgabe 101 veranlasst wird. Mit anderen Worten, wenn die geschätzte Leistung P_e um mehr als eine Bezugsabweichung höher als die tatsächliche Leistung P ist – das ist das Leistungsabweichungskriterium ΔP_o –, wird das Warnsignal erzeugt. Allgemeiner ausgedrückt veranlasst die Verarbeitungsschaltung die Erzeugung des Warnsignals, wenn das Leistungssignal eine tatsächliche Ausgabeleistung darstellt, die geringer als die Leistungsabschätzung ist.
Unter Rückverweis auf wird das Warnsignal in einem Ausführungsbeispiel von einem Lichtsteuergerät (nicht abgebildet) empfangen, das die Aktivierung eines Lichtes 204 veranlasst, um einem Benutzer des Systems 50 zu signalisieren, dass der Solarpanel-Betriebszustand nicht dem Leistungsabweichungskriterium entspricht. Das Warnsignal kann in einem anderen Ausführungsbeispiel durch eine entfernte Verarbeitungsschaltung (nicht abgebildet) empfangen werden, die zur Veranlassung der Anzeige einer Nachricht an Anzeige 206 konfiguriert ist. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Warnsignal an dem Nachrichtengerät 208 empfangen werden, das möglicherweise die Übertragung einer Warnnachricht an den Benutzer durch beispielsweise elektronische Post, einen Instant Messaging Service, Telefon oder Pager veranlasst.
Allgemein kann die Verarbeitungsschaltung 70 betrieblich derart konfiguriert sein, das Verfahren 180 zum periodischen Durchlauf einmal pro Minute, einmal pro Stunde, einmal pro Tag oder einem sonst angemessenen Zeitraum zu veranlassen. In einigen Ausführungsbeispielen, in denen das System 50 größeren Verschmutzungsgraden unterliegt, ist es möglicherweise wünschenswert, das Verfahren 180 häufiger durchzuführen.
Unter Bezugnahme auf wird allgemein an 220 ein Verfahren zur Erzeugung des Leistungssignals P gezeigt. Dieses Verfahren kann beispielsweise durch die Verarbeitungsschaltung 62 in der in gezeigten Solarpanelschnittstelle 14 durchgeführt werden. Das Verfahren beginnt an Block 222, der die Verarbeitungsschaltung 62 anweist, die Spannung an der Solarpanelausgabe durch Kommunikation mit dem Spannungssensor 58 (abgebildet in ) in der Solarpanelschnittstelle 14 zu messen, um einen Spannungswert V zu erhalten. An Block 224 wird die Verarbeitungsschaltung 62 angewiesen, den Solarpanelstrom durch Kommunikation mit dem Spannungssensor 60 in der Solarpanelschnittstelle 14 zu messen, um einen Stromwert I zu erhalten. Das Verfahren 220 wird an Block 226 fortgesetzt, der die Verarbeitungsschaltung 62 anweist, die elektrische Leistungsausgabe P durch Multiplikation der gemessenen Spannung V mit dem gemessenen Strom I zu berechnen. Das Verfahren wird an Block 228 fortgesetzt, der die Verarbeitungsschaltung 62 anweist, die Erzeugung eines Leistungssignals, das den berechneten Leistungswert P darstellt, an der Ausgabe 26 der Solarpanelschnittstelle 14 zu erzeugen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Solarpanelschnittstelle 14 die Spannung und den Strom unter Benutzung der Sensoren 58 und 60 messen und kann die Werte, die die Solarpanelspannung und den Solarpanelstrom darstellen, an die Verarbeitungsschaltung 70 in der Vorrichtung 16 übertragen. In diesem Fall können die Blocks 226 und 228 durch die Verarbeitungsschaltung 70 ausgeführt werden, und nicht durch die Verarbeitungsschaltung 62 in der Solarpanelschnittstelle 14.
Signale, die Leistung, Bestrahlungsstärke, Alter, Spannung und/oder Strom darstellen, können durch verkabelte oder drahtlose Verbindungen zwischen der Solarpanelschnittstelle 14 und der Vorrichtung 16 übertragen werden.
Allgemein hängt der Altersanpassungsfaktor x von den Eigenschaften der Materialien ab, die zur Erzeugung des Solarpanels 12 benutzt werden. Zum Beispiel kann sich die Ausgabeleistung des Solarpanels 12 linear im Zuge des Alterns reduzieren, in welchem Fall der Altersanpassungsfaktor x in % Leistungsreduzierung pro Jahr angegeben werden kann. Der Altersanpassungsfaktor kann beispielsweise für eine 0,5% Reduzierung der Ausgabeleistung pro Jahr verantwortlich sein. In weiteren Ausführungsbeispielen, in denen die Reduzierung der Ausgabeleistung im Verlauf der Zeit nicht linear ist, wird der Alters-Term „zA” in Gleichung 3 möglicherweise durch die folgende Gleichung ersetzt, die Terme höherer Ordnung umfasst: zA = z₁A + z₂A² + ..., Gleichung 4 wobei z₁ und z₂ Altersanpassungsfaktoren sind und
A das tatsächliche Alter des Solarpanels ist.
Gleichermaßen kann der Temperaturanpassungsfaktor y dort, wo sich die Leistungsausgabe des Solarpanels 12 linear mit der Temperatur ändert, z. B. als Leistungsreduzierung pro Grad Celsius Temperaturveränderung ausgedrückt werden. In weiteren Ausführungsbeispielen, in denen die Leistung eine nicht lineare Temperaturabhängigkeit besitzt, können Terme höherer Ordnung in ähnlicher Weise mit einbezogen werden, um die nichtlineare Abhängigkeit genauer wiederzugeben.
Zur Erzeugung einer Anzeige eines Solarpanel-Betriebszustandes liefert die Vorrichtung 16 allgemein eine Bestätigung, wenn das Solarpanelsystem optimal arbeitet und reduziert dadurch das Bedürfnis zu Routineuntersuchungen des Solarpanels. Weiterhin liefern die durch die Vorrichtung 16 erzeugten Warnsignale eine Frühwarnung bezüglich potentieller Verschmutzungszustände, die die elektrische Ausgabeleistung der Panels reduzieren, was es ermöglicht, Wartungsarbeiten nur bei Notwendigkeit durchzuführen.

Claims

Verfahren zur Leistungsüberwachung eines Solarpanels (12), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: den Empfang von Betriebszustandssignalen, einschließlich: eines Bestrahlungsstärkesignals (I), das die elektromagnetische Strahlung darstellt, die durch das Solarpanel (12) empfangen wird; eines Alterssignals (A), das das Alter des Solarpanels darstellt; den Empfang eines Leistungssignals (P), das die tatsächliche Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt; die Erzeugung einer Leistungsabschätzung (P_e) in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und auf einen Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor (x) sowie einen Altersanpassungsfaktor (z), wobei die Leistungsabschätzung (P_e) eine erwartete Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt und die Anpassungsfaktoren (x, z) zur Anpassung des Bestrahlungsstärkesignals (I) und des Alterssignals (A) dienen und die Veranlassung der Erzeugung eines Warnsignals in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals (P) von der Leistungsabschätzung (P_e).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Empfang des Alterssignals (A) auf dem Ablesen eines Alterswertes aus einem Speicher (78) basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin die Speicherung des Alterswertes in dem Speicher (78) aufweisend.
Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin die Berechnung des Alterswertes in Erwiderung auf ein von einem Zeitschalter (102) empfangenes Signal aufweisend.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Erzeugung der Leistungsabschätzung (P_e) die Berechnung der Leistungsabschätzung (P_e) nach der folgenden Relation umfasst: P_e = xI – zA, wobei Pe die Leistungsabschätzung darstellt, x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, I das Bestrahlungsstärkesignal darstellt, z den Altersanpassungsfaktor darstellt, A das Alterssignal darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin den Empfang des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors (x) aufweisend.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin die Berechnung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors (x) aufweisend.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Empfang der Betriebszustandssignale den Empfang eines Temperatursignals (T) umfasst, das die Temperatur des Solarpanels (12) darstellt, und wobei die Erzeugung der Leistungsabschätzung (P_e) in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und die Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren (x, z) und einem Temperaturanpassungsfaktor (y) erfolgt, wobei der Temperaturanpassungsfaktor (y) zur Anpassung des Temperatursignals (T) dient.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Erzeugung der Leistungsabschätzung (P_e) die Berechnung der Leistungsabschätzung (P_e) nach der folgenden Relation aufweist: Pe = xI – zA – yT, wobei Pe die Leistungsabschätzung darstellt, x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, z den Altersanpassungsfaktor darstellt, A das Alterssignal darstellt, I das Bestrahlungsstärkesignal darstellt, y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt, T das Temperatursignal darstellt.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin die Erzeugung des Temperatursignals (T) umfassend.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Erzeugung des Temperatursignals den Betrieb eines Temperatursensors (52) umfasst, der betrieblich zur Erfassung einer Temperatur des Solarpanels (12) konfiguriert ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Berechnung des besagten Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors nach der folgenden Relation erfolgt:
wobei x den Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor darstellt, Po das Leistungssignal zu einer Bezugszeit darstellt, Io das Bestrahlungsstärkesignal zu der Bezugszeit darstellt, y den Temperaturanpassungsfaktor darstellt T das Temperatursignal darstellt.
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin die Speicherung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors (x) aufweisend.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals zu einem Zeitpunkt erfolgt, an dem das Leistungssignal (P) eine tatsächliche Ausgabeleistung darstellt, die geringer als besagte Leistungsabschätzung (P_e) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals zu einem Zeitpunkt erfolgt, an dem das Leistungssignal (P) eine tatsächliche Ausgabeleistung darstellt, die sich von der Leistungsabschätzung (P_e) um mehr als eine Bezugsabweichung unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Ausgabe des Warnsignals die Betätigung eines Lichts (204) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Ausgabe des Warnsignals die Anzeige einer Nachricht (206) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Ausgabe des Warnsignals die Veranlassung der Übertragung einer Nachricht auf ein Nachrichtengerät (208) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin die Erzeugung des Warnsignals umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin die Erzeugung besagten Leistungssignals (P) umfassend.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Erzeugung des Leistungssignals (P) die Messung des Ausgabestroms und der Ausgabespannung des Solarpanels (12) und die Berechnung eines tatsächlichen Leistungswertes und der Erzeugung des Leistungssignals in Erwiderung auf den tatsächlichen Leistungswert aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin die Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals (I) aufweisend.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals (I) den Betrieb einer Bestrahlungstärkemessvorrichtung (28) umfasst, die betrieblich zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals (I) konfiguriert ist.
Computerlesbares Medium (86), das mit Programmcodes zur Anweisung einer Verarbeitungsschaltung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 kodiert ist.
Eine Vorrichtung zur Leistungsüberwachung eines Solarpanels (12), wobei die Vorrichtung aufweist: Mittel zum Empfang von Betriebszustandssignalen, einschließlich: eines Bestrahlungsstärkesignals (I), das die elektromagnetische Strahlung darstellt, die durch das Solarpanel (12) empfangen wird, eines Alterssignals (A), das das Alter des Solarpanels darstellt, Mittel zum Empfang eines Leistungssignals (P), das die tatsächliche Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt, Mittel zur Erzeugung einer Leistungsabschätzung (P_e) in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und auf einen Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor (x) sowie einen Altersanpassungsfaktor (z), wobei die Leistungsabschätzung (P_e) eine erwartete Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt und die Anpassungsfaktoren (x, z) zur Anpassung des Bestrahlungsstärkesignals (I) und des Alterssignals (A) dienen und Mittel zur Veranlassung der Erzeugung eines Warnsignals in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals (P) von der Leistungsabschätzung (P_e).
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Empfangsmittel Mittel zum Ablesen eines Alterswertes aus einem Speicher (78) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, weiterhin Mittel zur Speicherung des Alterswertes in dem Speicher (78) aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 27, weiterhin Mittel zur Berechnung des Alterswertes in Erwiderung auf ein von einem Zeitschalter (102) empfangenes Signal aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 25, weiterhin Mittel zum Empfang des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors (x) aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 25, weiterhin Mittel zur Berechnung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors (x) aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Mittel zum Empfang der Betriebszustandssignale Mittel zum Empfang eines Temperatursignals (T) aufweisen, das die Temperatur des Solarpanels (12) darstellt, und wobei die Mittel zur Erzeugung der Leistungsabschätzung (P_e) in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und die Bestrahlungsstärke- und Altersanpassungsfaktoren (x, z) und einen Temperaturanpassungsfaktor (y) dienen, wobei der Temperaturanpassungsfaktor (y) zur Anpassung des Temperatursignals (T) dient.
Vorrichtung nach Anspruch 31 weiterhin Mittel zur Erzeugung des Temperatursignals (T) aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Mittel zur Erzeugung des Temperatursignals (T) Mittel zur Erfassung einer Temperatur des Solarpanels (12) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 31, weiterhin Mittel zur Speicherung des Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktors (x) aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Mittel zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals Mittel zur Betätigung eines Lichts aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Mittel zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals Mittel zur Veranlassung der Anzeige einer Nachricht aufweisen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Mittel zur Veranlassung der Erzeugung des Warnsignals Mittel zur Veranlassung der Übertragung einer Nachricht auf ein Nachrichtengerät aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, weiterhin Mittel zur Erzeugung des Warnsignals aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 25, weiterhin Mittel zur Erzeugung des Leistungssignals aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die Mittel zur Erzeugung des Leistungssignals (P) Mittel zur Messung des Ausgabestroms und der Ausgabespannung des Solarpanels (12) und Mittel zur Berechnung eines tatsächlichen Leistungswertes aufweisen, um das Leistungssignal (P) in Erwiderung auf den tatsächlichen Leistungswert zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, weiterhin Mittel zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals (I) aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die Mittel zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals (I) Mittel zum Betrieb eines Bestrahlungsstärkemessgerätes aufweisen, das betrieblich zur Erzeugung des besagten Bestrahlungsstärkesignals konfiguriert ist.
Sonnenenergiesystem (10), aufweisend: eine Vorrichtung zur Leistungsüberwachung eines Solarpanels (12), wobei die Vorrichtung aufweist: einen Betriebszustandsempfänger, der betrieblich zum Empfang von Betriebszustandssignalen konfiguriert ist, einschließlich: eines Bestrahlungsstärkesignals (I) das die durch das Solarpanel (12) empfangene elektromagnetische Strahlung darstellt, eines Alterssignals (A), das das Alter des Solarpanels (12) darstellt, einen Leistungssignalempfänger, der betrieblich zum Empfang eines Leistungssignals (P) konfiguriert ist, das die tatsächliche Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt, eine Verarbeitungsschaltung (70), die betrieblich zu Folgendem konfiguriert ist: Erzeugung einer Leistungsabschätzung (P_e) in Erwiderung auf die Betriebszustandssignale und auf einen Bestrahlungsstärkeanpassungsfaktor (x) sowie einen Altersanpassungsfaktor (z), wobei die Leistungsabschätzung (P_e) eine erwartete Ausgabeleistung des Solarpanels (12) darstellt und die Anpassungsfaktoren zur Anpassung des Bestrahlungsstärkesignals (I) und des Alterssignals (A) dienen und Veranlassung der Erzeugung eines Warnsignals in Erwiderung auf eine Abweichung des Leistungssignals (P) von besagter Leistungsabschätzung (P_e), wobei das Sonnenenergiesystem (10) weiterhin aufweist: das Solarpanel (12), zur Erzeugung einer Ausgabeleistung an einem Leistungsausgabeanschluss und eine Bestrahlungsstärkemessvorrichtung (28), zur Erzeugung des Bestrahlungsstärkesignals (I).
System nach Anspruch 43, weiterhin einen Temperatursensor (53) aufweisend zur Messung der Temperatur des Solarpanels (12) und zur Erzeugung des Temperatursignals (T).
System nach Anspruch 43, weiterhin eine Solarpanelschnittstelle (14) aufweisend zum Empfang der Ausgabeleistung und zur Konditionierung der Leistung zur Benutzung durch eine Last (24).
System nach Anspruch 45, wobei die Schnittstelle (14) betrieblich zur Erzeugung des Leistungssignals (P) konfiguriert ist.