Relais für Anwendungen alternativer Energien Vom Standard bis zum maßgeschneiderten Netzrelais

Elektromechanische Relais sind nahezu in allen Anwendungen alternativer Energien notwendig und werden heute in enger applikativer Zusammenarbeit mit den Kunden weiterentwickelt. Extreme Umgebungstemperaturen sowie hohe Ansprüche an die Isolation und der Wunsch nach geringer Verlustleistung führen zu Anforderungsprofilen, die über dem Leistungsvermögen klassischer Netzrelais liegen.

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Bürklin GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Elektromech. Komponenten

Die Kernfusionen auf der Sonne als die treibende Kraft für die Luftströmungen auf der Erde und als Energielieferant in Form von Licht werden uns Menschen noch sehr lange zur Verfügung stehen. Mit der Sonneneinstrahlung kommt zehntausendmal mehr Energie auf die Erdoberfläche als der heutige globale Energieverbrauch der Menschheit ausmacht. Wissenschaftler und Techniker sehen schon seit Jahren eine ihrer Hauptaufgaben darin, diese nahezu unerschöpflichen Energien von der Sonne in eine für die Menschen nutzbare Form zu wandeln.

Elektromechanische Relais sind bei den technischen Umsetzungen wichtig. Standardprodukte können jedoch in diesen Einsatzfeldern nur einen Teil der Aufgaben erfüllen, da extreme Umgebungstemperaturbereiche, hohe Anforderungen an die Isolation und eine geringe Verlustleistung über das Leistungsvermögen klassischer Netzrelais hinausgehen.

Relais und Schütze für Solarenergiesysteme

Ein photovoltaisches Solarenergiesystem besteht aus dem Photovoltaik-Generator (Solarmodule) und dem Wechselrichter mit Netzanschluss. In den Solarmodulen wird die Sonnenenergie in (Gleichstrom) umgewandelt. Der Wechselrichter, auch Inverter genannt, hat die Aufgabe, den aus Solarmodulen gewonnenen Gleichstrom so verlustarm wie möglich in eine Netzwechselspannung, z.B. für in Europa gebräuchliche 230 V/50 Hz, zu wandeln und in das Niederspannungsnetz einzuspeisen.

Aus Sicherheitsgründen muss zwischen der Photovoltaik-Anlage und der Netz-Einspeisestelle eine selbsttätige Schaltstelle mit Trennfunktion eingesetzt werden. Diese Schaltstelle wird bei Anlagen mit Leistungen <100 kWp häufig in die Solarinverter integriert. Die Trennfunktion übernehmen Relais oder Schütze. Sie gewährleisten eine sichere Trennung vom Netz bei zu geringer Energieeinspeisung, einer Störung der Photovoltaikanlage, Spannungs-, Frequenz- oder Phasenabweichungen zwischen der Inverterspannung und dem Niederspannungsnetz sowie bei der Wartung der Photovoltaikanlage.

Das Relais soll aber nicht nur trennen, sondern im Normalbetrieb – wenn die Einstrahlung der Sonne genügend Energie liefert – die Verbindung zum öffentlichen Niederspannungsnetz herstellen. Die eingesetzten Relais müssen über einen Zeitraum von mindestens 20 Jahren zuverlässig arbeiten, um eine hohe Verfügbarkeit der Anlage zu gewährleisten.

Sicherheit in Photovoltaik-Anlagen

Da die Einspeisung von Energie über selbstständige Schaltstellen in das Netz der Energieversorger besonderen Vorschriften unterliegt, die in der Norm VDE 0126-1-1 ihren Niederschlag finden, muss das Relais sicherheitsrelevante Anforderungen erfüllen, beispielsweise 1,5 mm Kontaktabstand zwischen geöffneten Kontakten. Für PV-Anlagen mit galvanischer Trennung durch einen Transformator und einphasiger Wechselstromeinspeisung kommen mindestens zwei Relaisschließerkontakte mit jeweils 1,5 mm Kontaktabstand zum Einsatz; je einer für Phasenleiter L und Neutralleiter N.

Bei PV-Anlagen ohne galvanische Trennung wird Sicherheit durch zwei pro Strompfad in Serie geschaltete Relaiskontakte gewährleistet. Bei dreiphasigen, Transformator gekoppelten Invertern wird je Phase nur ein Relaiskontakt mit 1,5 mm Kontaktabstand benötigt, während in trafolosen Invertern je Phase zwei in Serie geschaltete Relaiskontakte mit diesem Kontaktabstand notwendig sind.

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