Mehr als zwei Jahre haben zahlreiche Fachleute der Branche unter Federführung von TÜV Rheinland an technischen Anforderungen für Schaltgeräte in Photovoltaik-Systemen gearbeitet. Jetzt liegen die Ergebnisse des Verbundvorhabens „PV–Firebreaker“ vor, das vom TÜV Rheinland gemeinsam mit den Partnern E-T-A Elektrotechnische Apparate, Eaton Industries und SMA durchgeführt wurde. Sie fließen nun in die Arbeit internationaler Normungsgremien ein.
Seit Sommer 2013 hatten die Experten an Anforderungen gearbeitet, damit Schaltgeräte in Photovoltaik-Anlagen über die Lebensdauer des Gesamtsystems fehlerfrei funktionieren. Die sichere Funktion von Photovoltaik-Komponenten spielt eine entscheidende Rolle bei der Akzeptanz, Verbreitung, aber auch für die Rendite von Photovoltaik-Anlagen. „Für Schaltgeräte, insbesondere für sogenannte Modulschalter, die in solchen Anlagen installiert sind, gab es bislang keine hinreichend spezifischen technischen Anforderungen. Das hat sich nach Abschluss des Forschungsprojektes jetzt geändert“, so Ralf Martin Müller, Geschäftsfeldleiter bei TÜV Rheinland und Leiter des Projekts. „Wir haben mit den Projektpartnern die verschiedenen Fehlerfälle und Risiken identifiziert, analysiert und hinsichtlich ihrer Auswirkung bewertet. Aus den Ergebnissen sind nun entsprechende Prüfanforderungen entstanden, um Herstellern von Schaltgeräten die Möglichkeit zu geben, sichere und zuverlässige Schalter und Trenner zu konstruieren.“ Einen ersten Einblick in die neuen Prüfspezifikationen will TÜV Rheinland der Branche im April auf einer Konferenz in Köln geben.
Die Forscher haben innerhalb des Projekts Auswirkungen von Fehlern bewertet und die möglichen Belastungen für Freischalteinrichtungen, wie beispielsweise Rückströme, Spannungsverdopplung an den Kontakten oder transiente Überströme, abgeleitet. Zu den analysierten Fehlern gehören der Kurzschluss des gesamten Strings, Installationsfehler durch Verpolung der Stecker, induzierte sogenannte Stoßspannung beispielsweise durch Blitzeinschlag oder asynchrones Schaltverhalten von Modulschaltern. Für viele der identifizierten Fehlerrisiken bieten die heute verfügbaren technischen Normen keine adäquate Lösung, da im Vergleich zu klassischen Gleichstromsystemen in Photovoltaik-Anlagen spezielle Belastungen und Fehlerfälle entstehen können. „Um die Fehlerfälle nachzubilden, haben wir Versuchsprogramme entwickelt. In den einzelnen Programmen wurden die Schaltgeräte entsprechend verschiedener Kriterien geprüft. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse haben wir ausgewertet und im nächsten Schritt eine Prüfmethode definiert“, so Müller.
Bei den Laborversuchen kamen sowohl Komponenten der Projektpartner als auch im Markt verfügbare Schaltgeräte zum Einsatz. Um zudem Langzeitbelastungen im Feld zu überprüfen, haben die Fachleute Dauerlastprüfungen unter verschiedenen Umwelt- und Temperatureinflüssen durchgeführt. Damit die Laborversuche später wirtschaftlich vertretbar durchgeführt werden können, wurden zum Beispiel verschiedene Fehlerfälle zu einzelnen Testszenarien zusammengefasst. Das Verbundvorhaben „PV-Firebreaker“ wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.
Der TÜV Rheinland ist als international führender Prüfdienstleister der Solarbranche in zahlreichen Forschungs- und Innovationsfeldern zur Nutzung von Sonnenenergie tätig. Bereits 1985 hat das Unternehmen im Labormaßstab mit der technischen Prüfung von Solarkomponenten begonnen. Die Fachleute prüfen nicht nur Module und Komponenten, sondern entwickeln auch neue Testmethoden, arbeiten an Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Nutzung von Sonnenenergie mit und begleiten international den Aufbau von Solarkraftwerken.
