 Photovoltaik-Anlagen besser vor Überspannung schützen
Nur der sichere Betrieb – möglichst ohne Unterbrechungen – garantiert Ertragsstabilität und letztendlich die Rentabilität von Photovoltaik Anlagen. Aus diesem Grund ist einem umfassenden Blitz- und Überspannungsschutz unbedingt genügend Aufmerksamkeit zu widmen. Meistens erfolgt die Absicherung mit Metalloxid-Varistoren. Dem gegenüber verspricht die Neuentwicklung „On-guard Überspannungsschutz“ von Beckmann Elektronik (Günding) eine Reihe weiterer entscheidender Vorteile.
Überspannungsschäden bei Photovoltaik Anlagen können den Betreiber viel Geld kosten. Also genau das Gegenteil dessen, was mit der Investition in eine solche Anlage erreicht werden soll, nämlich die gewinnbringende Erzeugung von Strom Die auf Dächern oder im Freiland montierten Module bilden zwar den weithin sichtbaren Teil der Anlage Aber erst in Verbindung mit der entsprechend komplexen Elektronik kann die „eingefangene“ elektrische Spannung aufbereitet und genutzt werden. Diesen teuersten Teil der Anlage gilt es besonders zu schützen, damit er auch bei auftretenden Überspannungen funktionsfähig bleibt.
Blitze sind eindrucksvoll und faszinierend, können aber mit ihrer gigantischen Kraft auch immense Schäden anrichten. Allein über Deutschland entladen sich pro Jahr mehr als drei Millionen Blitze. Dabei muss der Blitz sich gar nicht direkt in die Photovoltaik Anlage entladen. Bereits ein Einschlag in der Nähe kann zu einer Störung führen. Wird der Schaden nicht gleich bemerkt, entstehen schnell längere Ausfallzeiten, die zur spürbaren Ertragsminderung führen.
Durch ihre exponierte Lage auf dem Dach oder im freien Gelände sind Photovoltaik Anlagen akut gefährdet. Gefährliche Überspannungen können von zwei Seiten in die Anlage eindringen: Zum einen durch das Versorgungsnetz und zum anderen über die Solarmodule selbst. Nach Erhebung von Versicherungsunternehmen lassen sich etwa 45 Prozent aller Photovoltaik Schadensfälle auf Überspannungen zurückführen.
Umso wichtiger ist es deshalb, diese Anlagen, sprich die Elektronik der Umrichter, wirksam vor Überspannungen zu schützen. Und zwar nicht nur um etwaige Schäden und damit verbundene Ausfallzeiten der Anlage zu vermeiden, sondern auch aus versicherungstechnischer Sicht. Die Gewährung von Leistungen bei einem Versicherungsfall kann nur dann erwartet werden, wenn die – oftmals hohen – Anforderungen an den technischen Überspannungsschutz der Anlage gegeben sind.
So zeigt z. B. eine einfache Kalkulation, dass die Kosten für einen Überspannungsschutz bei nicht einmal 1 Prozent der Gesamtkosten liegen. Ohne Überspannungsschutz riskiert man hingegen über 99 Prozent der Investition und die Kapitalrendite löst sich schneller als man denkt in Luft auf.
Bisher gängige Praxis ist es, durch Metalloxid-Varistoren – einzeln oder in Serie geschaltet – und häufig in Verbindung mit Thermosicherungen die Gefahr der Überspannung am Gleichspannungseingang des Solarinverters zu begrenzen. Einfacher lösen lässt sich dies nach Angaben von Beckmann Elektronik mit dem neu entwickelten On-guard Überspannungsschutz, der einen Mehrfachschutz biete: On-guard vereine alle Vorteile in einem Gerät, die sonst nur über einzelne Bauteile zu erhalten sind: schnelle Auslösung, Ableitung hoher Energiemengen, hohe Strombelastung, automatische Abschaltung, thermische und dynamische Trennung, stabile Ansprechspannung, Einhaltung des Trennabstands für die Kriechstrecke bei Spannungen ab 1.000 Volt im DC-Bereich, Auswertemöglichkeit für Indikation, nicht brennbar.
Sowohl bei einer thermischen Abtrennung, ausgelöst durch eine Überschreitung der Gehäuse-Temperatur von maximal 135 Grad Celsius, als auch bei der dynamischen Abtrennung, d.h. sobald ein Stoßstrom (8/20) von 6kA bzw. 6kV überschritten wird, beträgt der Trennabstand 8 Millimeter. Diese Luft-Trennstrecke entspricht den einschlägigen DIN Vorgaben zur Bemessung der Luft- und Kriechstrecke.
Besonders wichtig ist in diesem Zusammenhang die Anzeige der Funktionstüchtigkeit, die bei On-guard sowohl spannungslos mechanisch als auch elektronisch möglich ist. Bei der mechanischen Version signalisiert eine grüne Anzeige, dass alle Überspannungselemente in Ordnung sind. Ist diese nicht mehr zu sehen, muss der Überspannungsschutz sofort ersetzt werden. Per Ausfallindikator-Stift kann der Überspannungsschutz bei Leiterplatten mit µController und entsprechender Software natürlich auch elektronisch überwacht werden und Fehlermeldungen anzeigen.
Der Techniker kann vor Ort erkennen, ob es zu einer Überspannung gekommen ist und bei Bedarf den Überspannungsschutz austauschen, ohne dass ein kompletter Inverterwechsel notwendig ist. Die spannungslose Fehleranzeige kombiniert mit dem steckbaren „plug & play“-System ermöglicht ein schnelles Reagieren. Das Ergebnis sind günstige Wartungskosten, denn es wird sowohl Zeit als auch Material gespart. Auch das wiederum erhöht die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik Anlage.
Quelle: Beckmann Elektronik GmbH
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