Wie sich in Reihe geschaltete PV-Module sicher abschalten lassen

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Einzelne Panels lassen sich freischalten

Damit die Wartung und Reparatur an der PV-Anlage nicht nachts durchgeführt werden muss oder einen weiteren unverhältnismäßig großen Aufwand nach sich zieht, sind folglich andere Schutzmaßnahmen erforderlich. Eine automatische Freischaltung jedes einzelnen Panels vermeidet das Risiko berührgefährlicher Spannungen für alle Personen und stellt ihren Schutz unabhängig von elektrotechnischem Fachwissen sicher.

Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact mit Solarcheck RSD (Rapid Shut Down) eine intelligente Lösung zur sicheren Modulabschaltung entwickelt. Das patentierte System setzt sich aus Einheiten zur Abschaltung der einzelnen PV-Module sowie Starteinheiten zusammen, die die Anlage wieder in Betrieb setzen. Zu diesem Zweck sind die Schalteinheiten direkt an den PV-Modulen installiert. Solarcheck RSD wird dann in die DC-Verkabelung eingebunden, ohne dass eine zusätzliche Kommunikation per Kabel oder Funk notwendig ist. Eine Parametrierung oder Programmierung fällt ebenfalls weg (Bild 2).

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Jede Abschalteinheit trennt das zugehörige PV-Modul vom String-Verbund. Die Freischaltung erfolgt automatisch, wenn ein Fehler auftritt oder der Wechselrichter ausgeschaltet wird. Nach der Abschaltung liegt die gesamte Gleichspannungsseite der Photovoltaik-Anlage höchstens bei der maximalen Leerlaufspannung eines Moduls, also im Bereich der Schutzkleinspannung. Deshalb besteht keine Gefährdung durch einen elektrischen Schlag. Tritt ein Defekt nicht im String oder am Wechselrichter, sondern an einem einzelnen Modul auf, wird nur das betroffene Modul abgeschaltet. Die restlichen Teile der PV-Anlage produzieren weiterhin Strom.

Intelligente Schalteinheiten sorgen für Sicherheit

Weil die Abschalteinheiten des Solarcheck-RSD-Systems die Strom- und Spannungsverhältnisse in den String-Leitungen und den einzelnen Modulen analysieren, können sie zwischen verschiedenen Betriebszuständen unterscheiden. Gemäß dem Fail-Safe-Prinzip führt jede Abweichung vom normalen Betriebszustand zu einer Abschaltung – egal, ob der Wechselrichter ausgestellt wird oder eine String-Leitung respektive ein PV-Modul defekt ist.

Dazu untersuchen die Schalteinheiten die elektrische Umgebung kontinuierlich und vergleichen sie mit den Merkmalen des Normalbetriebs. So detektieren sie jeden Eingriff, Unfall oder Schaden als Sollabweichung und schalten das jeweilige Modul automatisch aus. Die Prüfung und Fehlererkennung läuft an den einzelnen Modulen eigenständig ab. Dadurch wird eine hohe Redundanz erreicht, was die Zuverlässigkeit der automatischen Schaltung gegenüber einer zentralen Aktivierung deutlich erhöht. Darüber hinaus entfällt die Datenübertragung im System, die durch Störungen oder eine falsche Interpretation der Werte potentiell fehleranfällig ist und zudem einen hohen Installationsaufwand verursacht (Bild 3).

Neben der automatischen Abschaltung ist auch eine manuelle Aktivierung der Trennschaltung möglich, indem der Wechselrichter ausgestellt oder vom Netz abgekoppelt wird. Die Schalteinheiten an den PV-Modulen erfassen die Situation sofort und leiten daraufhin die Abschaltung in der gesamten Anlage ein. Dies wird zum Beispiel zur Wartung und Reparatur, bei Feuerwehreinsätzen sowieso vor dem Betreten der Anlage durchgeführt – mit dem Unterschied, dass sie durch den Einsatz von Solarcheck RSD nun unter Schutzkleinspannung gefahrlos begangen werden kann.

Die intelligente Starteinheit setzt die Photovoltaik-Anlage automatisch wieder in Betrieb, wenn sichere und technisch einwandfreie Umgebungsbedingungen vorliegen. Solarcheck RSD folgt damit automatisch dem Betriebszustand des Wechselrichters. Die von Phoenix Contact entwickelte und patentierte Technologie erweist sich als zuverlässiger und schneller als jede menschliche Einschätzung oder ein händisches Eingreifen.

Box eignet sich zur Nachrüstung oder für Neuinstallationen

Die Photovoltaik-Modulabschaltung Solarcheck RSD wird komplett bei Phoenix Contact gefertigt. Auf diese Weise ist die hohe Qualität der Lösung sichergestellt (Bild 4). Zahlreiche Tests in den unternehmenseigenen Referenzsystemen weisen die Alltagstauglichkeit langfristig nach. Dabei liegen die an die Lösung gestellten Anforderungen deutlich über denen der relevanten Normen. Das System ist zunächst als separate Box zum Nachrüsten in bestehenden PV-Anlagen sowie für Neuinstallationen verfügbar, ohne an bestimmte Modul- oder Wechselrichtertypen gebunden zu sein. Die Technik von Solarcheck RSD lässt sich ferner in Zukunft direkt in PV-Module und Wechselrichter einbauen.

Mit der intelligenten PV-Modulabschaltung werden die seit langem von Berufsgenossenschaften, Feuerwehrverbänden, Solarinstallateuren, Anlagenbetreibern und Versicherungsorganisationen verlangten Sicherheitsanforderung also in die Photovoltaik-Anlagen integriert. Diese lassen sich jetzt gefahrlos installieren, betreiben und warten. Da die Arbeiten während des Tages erledigt werden können, fallen außerdem keine teuren Nachtzuschläge an.

Darüber hinaus stabilisiert das System die gesamte PV-Anlage und wirkt sich positiv auf den Wechselrichter aus, da jeden Morgen ein definierter Anlagenstart durchgeführt wird, was die Elektronik des Wechselrichters schont. Solarcheck RSD erweist sich daher als einfache, wirtschaftliche und sichere Lösung für jede PV-Dachanlage.

* Lotte Ehlers Produktmarketing Interface Analog Monitoring, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont.

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