Wie gewährleisten DC-Photovoltaik-Sicherungen die Sicherheit in Hochspannungs-PV-Systemen?

In der heutigen Welt, in der saubere Energie immer wichtiger wird, spielen Hochspannungs-Photovoltaikanlagen (PV) eine wichtige Rolle bei der Erzeugung von Solarstrom. Doch mit Hochspannung gehen auch höhere Risiken einher, wie beispielsweise elektrische Brände und Geräteschäden. Hier kommen Gleichstrom-Photovoltaiksicherungen als Sicherheitshelden dieser Systeme ins Spiel. Sehen wir uns genauer an, wie sie für die Sicherheit sorgen.​

1. Überströme stoppen: Schutz vor plötzlichen Überspannungen​

Wie alles beginnt

Stellen Sie sich eine PV-Anlage wie eine stark befahrene Stromautobahn vor. Manchmal passiert auf dieser Autobahn etwas Unerwartetes, wie zum Beispiel ein Kurzschluss. Dies kann durch beschädigte Leitungen, beispielsweise durch einen heruntergefallenen Ast während eines Sturms, oder durch eine defekte Komponente im System verursacht werden. Ein Kurzschluss gleicht einem Verkehrsstau, der sich in ein chaotisches Durcheinander verwandelt, und der Strom im System schießt plötzlich weit über das normale Niveau hinaus.​

Die Superkraft der Sicherung

Gleichstromsicherungen für Photovoltaikanlagen sind wie die strengen Verkehrspolizisten dieser elektrischen Autobahn. Jede Sicherung hat einen bestimmten Grenzwert, den sogenannten Nennstrom, den sie bewältigen kann. Überschreitet der durchfließende Strom diesen Grenzwert, beginnt sich das Sicherungselement, das aus einem speziellen, leicht schmelzenden Metall besteht, zu erhitzen. Durch die zunehmende Hitze schmilzt das Metall und unterbricht den Stromkreis. Dadurch wird verhindert, dass der übermäßige Strom wichtige Teile des Systems erreicht, wie etwa die Wechselrichter, die den Strom umwandeln, und die Laderegler, die ihn verwalten. Dadurch verhindert die Sicherung, dass diese Teile überhitzen und möglicherweise Feuer fangen.

Ein Beispiel aus dem echten Leben

Stellen Sie sich eine kleine Photovoltaikanlage auf dem Dach vor. Nach einem heftigen Regenschauer berührt ein loses Kabel ein anderes und verursacht einen Kurzschluss. Der Strom in diesem Teil der Anlage steigt plötzlich an. Dank der dort installierten Gleichstrom-Photovoltaik-Sicherung schmilzt das Sicherungselement jedoch innerhalb von Sekunden, unterbricht den fehlerhaften Stromkreis und schützt die restliche Anlage vor Schäden.​

2. Bekämpfung von Lichtbogenfehlern: Vermeidung elektrischer Brände​

Die gefährlichen Bögen

Lichtbogenfehler sind ein weiteres ernstes Problem in Hochspannungs-Gleichstrom-PV-Systemen. Stellen Sie sich zwei Leiter im System vor, die eigentlich getrennt sein sollten, doch aufgrund einer mit der Zeit lockeren Verbindung oder einer durchgebrannten Sicherung bildet sich zwischen ihnen ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen ist wie eine superheiße, unsichtbare Flamme und erreicht Temperaturen von bis zu 3.000 bis 4.000 Grad Celsius. Brennbares Material in der Nähe, wie beispielsweise die Isolierung von Kabeln, kann schnell Feuer fangen und das gesamte System und sogar die Umgebung gefährden.​

Sicherungen zur Rettung

Gleichstrom-Photovoltaik-Sicherungen sind mit speziellen Funktionen ausgestattet, um diese gefährlichen Lichtbögen zu bekämpfen. Viele Sicherungen haben Gehäuse, die mit Keramik- oder Glasmaterialien gefüllt sind. Wenn sich ein Lichtbogen bildet, wirken diese Materialien wie Wärmeschwämme und absorbieren die intensive Hitze des Lichtbogens. Dadurch werden Temperatur und Druck des Lichtbogens reduziert, was das Löschen erleichtert. Darüber hinaus unterbricht die innere Konstruktion der Sicherung den Weg des Lichtbogens, verhindert dessen Wiederauftreten und sorgt für eine sichere Abschaltung des Stromkreises.​

3. Fehler eingrenzen: Fehlersuche vereinfachen​

So werden PV-Anlagen angeschlossen

Große PV-Anlagen ähneln einem großen Puzzle: Viele Teile (PV-Module) sind in Reihe und parallel zu Strängen geschaltet. Jeder Strang erzeugt einen Teil der Gesamtleistung. Tritt jedoch ein Problem in einem Strang auf, kann dies das gesamte System beeinträchtigen, wenn es nicht schnell behoben wird.

Sicherungen als Problemlöser​

Hier kommen die Gleichstromsicherungen für jeden Strang ins Spiel. Tritt in einem bestimmten Strang ein Fehler wie ein Überstrom oder ein Lichtbogenfehler auf, löst die Sicherung für diesen Strang aus. Dies wirkt wie die Sperrung eines fehlerhaften Straßenabschnitts und isoliert den betroffenen Strang vom Rest des Systems. Für das Wartungsteam bedeutet dies eine erhebliche Arbeitserleichterung. Anstatt das gesamte komplexe System durchsuchen zu müssen, kann es einfach nach der durchgebrannten Sicherung suchen und sich auf die Reparatur des entsprechenden Strangs konzentrieren, wodurch die Ausfallzeit des Systems verkürzt wird.​

4. Umgang mit Hochspannung: Für die Ewigkeit gebaut

Das raue Umfeld

Hochspannungs-PV-Systeme arbeiten in einer anspruchsvollen elektrischen Umgebung mit Spannungen von Hunderten oder sogar Tausenden von Volt. Bei diesen hohen Werten werden alle Komponenten, einschließlich der Sicherungen, stark beansprucht. Die hohe Spannung kann zum Zerfall der Isoliermaterialien um die Sicherungen führen, was zu Stromlecks führt, oder die Sicherungsklemmen, die für die elektrischen Verbindungen verwendet werden, beschädigen.​

Das Design der Sicherung

DC-Photovoltaik-Sicherungen werden aus robusten und zuverlässigen Materialien hergestellt. Die Isolierung um die Sicherung herum ist sorgfältig ausgewählt, um hohen Spannungen standzuhalten, ohne zu brechen. Die Anschlüsse sind so konzipiert, dass sie sichere Verbindungen herstellen, die der hohen elektrischen Belastung standhalten. So können die Sicherungen über einen langen Zeitraum einwandfrei funktionieren und die PV-Anlage kontinuierlich schützen.​

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass DC-Photovoltaik-Sicherungen für die Sicherheit von Hochspannungs-PV-Systemen unerlässlich sind. Ob es darum geht, Überströme zu stoppen, Lichtbögen zu beheben, Probleme zu isolieren oder Hochspannung zu bewältigen – diese Sicherungen leisten wertvolle Arbeit, um das System zu schützen, Brände zu verhindern und die Sicherheit aller zu gewährleisten. Da wir uns immer stärker auf Solarenergie verlassen, wird die Bedeutung dieser Sicherheitsvorrichtungen weiter zunehmen.​