Schutz für PV-Freiflächenanlagen
Solarparks sind eine wichtige Säule der regenerativen Energieerzeugung und erfreuen sich steigender Nachfrage. Wenn Sie in ein Freiland-Kraftwerk investieren möchten oder in die Planung und Beschaffung für ein entsprechendes Projekt involviert sind, haben Sie klare Prioritäten:
• die Verfügbarkeit der Anlage und Vermeidung von Ertragsausfällen
• die Vermeidung von Wartungs- oder Reparaturkosten zum Schutz der hohen Investitionen
Vom ausfallfreien Betrieb hängen neben der Energieversorgung der Abnehmer auch die Rentabilität des Solarparks und möglicherweise die Erfüllung von Ausschreibungs- und Fördermittelkriterien ab. Als fester Bestandteil des regenerativen Energiemixes müssen PV-Kraftwerke Bedingungen zum stabilen Netzbetrieb erfüllen, oftmals eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren abbilden und werden an ihrer jährlichen Performance Ratio – also ihrem Stromertrag – gemessen.
Jeder Ausfall beeinträchtigt diese grundlegenden Anforderungen. Blitz- und Überspannungsschutz sollten deshalb von Beginn der Planungsphase an miteinbezogen werden. Wir unterstützen Sie als kompetenter Full-Service-Provider mit belastbaren Analysen und Konzepten sowie darauf abgestimmten Schutzlösungen.
Der erste Schritt zur PV-Schutzlösung: die Risikoanalyse
Durch die Risikoanalyse gemäß DIN EN 62305-2 wird das Schadensrisiko durch direkte und indirekte Blitzeinschläge bestimmt. So stellen Sie sicher, dass ein für alle Beteiligten nachvollziehbares Blitzschutz-Konzept erstellt wurde, das technisch und wirtschaftlich optimiert ist und bei überschaubarem Aufwand den notwendigen Schutz bietet. Wir helfen Ihnen dabei. Als Teil der umfassenden DEHN Engineering Services können Sie die Risikoanalyse für Ihre Anlage komplett in die Hände unserer Experten geben. Alternativ führen Sie die Risikoanalyse mit der Anwendung DEHNrisk schnell und einfach selbst durch.
Für jeden Anlagenaufbau der passende Schutz
Bei der Planung und Umsetzung von Blitz- und Überspannungsschutz-Maßnahmen unterscheidet man zwischen Solarparks mit Zentralwechselrichter und Stringwechselrichter.
Worin sich die Schutzkonzepte für die beiden Anlagentypenlägen zu schützen, werden Fangeinrichtungen verwendet. Die mechanische Befestigung der Fangstangen erfolgt häufig auf den metallenen Traggestellen, auf denen die Module montiert sind. Das Montagegestell dient im weiteren Verlauf auch als Ableitung und Verbindung zur Erdungsanlage. Hierzu muss es auf eine durchgängige Blitzstromtragfähigkeit geprüft sein. Auch für Betriebsgebäude und Batteriespeicher kommen Fangeinrichtungen zum Einsatz.
Worin sich die Schutzkonzepte für die beiden Anlagentypen im Detail unterscheiden, zeigen wir Ihnen anhand der folgenden Beispiele.
Schutzlösung für Solarparks mit Zentralwechselrichter
PV-Anlagenkonzepte mit Zentralwechselrichter werden üblicherweise mit Generatoranschaltkästen, sogenannten DC-Combinerboxen bzw. DC-Unterverteilungen, im Feld und einem zentralen Wechselrichter in der Nähe der Trafostation aufgebaut. Die Generatoranschaltkästen sitzen in der Regel am Montagegestell der Solarmodule, bei der die jeweiligen Strings gesammelt und weiter zum Zentralwechselrichter verlegt werden.
Bei einem direkten Blitzeinschlag in die Fangeinrichtung bzw. Metallstruktur des Tragegestells wirkt diese weitläufige DC-Verkabelung als Potentialausgleichsleiter zwischen dem lokalen Erdpotential des Modulfelds und der „fernen“ Äquipotentialfläche des Einspeisetransformators bzw. Zentralwechselrichters. Sowohl bei relativ niedrigem als auch bei einem hohen spezifischen Erdungswiderstand fließen Blitzteilströme in der DC-Verkabelung. Aufgrund der zu erwartenden Blitzteilströme werden, zusätzlich zur AC-Seite, auch zum Schutz der DC-Anlagenkomponenten Kombi-Ableiter Typ 1 + 2 notwendig.
Schutzlösung für Solarparks mit Stringwechselrichter
Im Unterschied zu Anlagen mit Zentralwechselrichter fließen bei Anlagen mit dezentralen Stringwechselrichtern die Blitzteilströme auf den AC-Leitungen. Dementsprechend sind die Kombi-Ableiter Typ 1 + 2 auf der AC-Seite der Stringwechselrichter und der Niederspannungsseite des Einspeisetransformators zu installieren.
Die Stringwechselrichter und das damit verbundene Modulfeld bilden bei entsprechend ausgeführtem Erdungssystem eine lokale Äquipotentialfläche, sodass auf der DC-Verkabelung keine Blitzströme zu erwarten sind. Deshalb sind auf der DC-Seite Typ 2-Ableiter (z. B. DEHNguard M YPV) ausreichend. Die Kommunikationsschnittstellen sollten ebenfalls mit passenden Überspannungsschutzgeräten versehen werden.
Mit Sicherheit normgerecht
Diese Normen liefern Vorgaben und Richtlinien für den Blitz- und Überspannungsschutz von Photovoltaik-Anlagen:
- DIN EN 62305-2 zur Risikoanalyse
- DIN EN 62305-3, Beiblatt 5 beschreibt Schutzmaßnahmen für den äußeren und inneren Blitzschutz bei der Anwendung von PV-Stromversorgungssystemen
- Die DIN VDE 0100-443, DIN VDE 0100-534 sowie die DIN VDE 0100-712 behandeln die Auswahl und Installation von Überspannungsschutz-Maßnahmen – auch wenn kein äußeres Blitzschutzsystem vorhanden ist.
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DEHN schützt Photovoltaikanlagen
PV-Freiflächenanlage
Schutz von 800 V AC Stringwechselrichter
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