Die Zahl der Photovoltaikanlagen und Solarkraftwerke in Deutschland steigt seit vielen Jahren. Inzwischen kommen fast 15 % des gesamten in Deutschland erzeugten Stroms aus Solaranlagen. Im Jahr 2024 waren es um die 60 TWh. Damit ist Solarstrom längst unverzichtbar.
Ein großer Teil des Sonnenstroms wird in Solarparks erzeugt. Die Megawatt-Anlagen sind vor allem im ländlichen Raum zu finden. Hunderte gibt es allein in Deutschland. Die größten haben Spitzenleistungen von fast 190 MWp.
Solarkraftwerke sollen so viel Strom erzeugen, wie nur möglich. Ausfälle sollten so gering wie möglich gehalten werden. Zudem muss jederzeit die Betriebssicherheit gewährleistet sein.
Das ist gar nicht so einfach. Denn Solarkraftwerke sind 24/7/365 allen möglichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Sonne, Regen, Wärme, Kälte, Tau oder Eis setzen den Anlagen im Laufe der Zeit zu. Hinzu kommen natürliche Alterungsprozesse der eingesetzten Materialien (vor allem die Isolation der verwendeten Kabel, aber auch die Backsheets der eingesetzten PV-Module), sowie Tierfraß. Ausfälle durch Schäden an der Verkabelung oder an den Solarmodulen sind also nur eine Frage der Zeit. Solche Schäden zu identifizieren, ist eine große Herausforderung.
Damit nicht genug! Sobald Licht auf die Solarmodule fällt, erzeugen sie Strom. Photovoltaikanlagen sind damit als ständig unter Spannung stehend zu betrachten. Da Photovoltaikanlagen auf der DC-Seite nicht abgeschaltet werden können, besteht bei einem elektrischen Fehler Gefahr für Mensch und Material.
Somit braucht es eine Lösung, die trotz dieser Rahmenbedingungen Hochverfügbarkeit gewährleistet und zugleich sicher ist.
Immer mehr Wechselrichter-Hersteller fordern inzwischen, dass diese in ungeerdeten Netzen (IT-System) betrieben werden müssen. Das hat unterschiedliche Gründe. Doch auch hier spielen Hochverfügbarkeit und Betriebssicherheit eine wichtige Rolle.
In einem geerdeten Netz (z. B. TN-System) führt ein Isolationsfehler zwingend zu einem hohen Fehlerstrom. Da sich Solarmodule DC-seitig aber nicht abschalten lassen, weil sie Strom produzieren, sobald Licht auf die Module fällt, besteht hier akute Gefahr für Personen (elektrischer Schlag) und Anlagen (z. B. elektrische Brände).
Anders bei einem ungeerdeten Netz! Da dort alle aktiven Teile von Erde isoliert sind, fließt im Falle eines Erdschlusses (L1, L2 oder L3 gegen PE) nur ein geringer Fehlerstrom, der maßgeblich von der Ableitkapazität abhängig ist. Das erhöht die Betriebssicherheit und reduziert die Brandgefahr. Ein ungeerdetes Netz kann daher im Falle eines ersten Fehlers weiterbetrieben werden.
Ungeerdete Netze haben also drei entscheidende Vorteile gegenüber geerdeten Netzen:
Damit Fehler in ungeerdeten Netzen z. B. durch Feuchtigkeit oder Tierfraß erkannt werden, muss zwingend ein Isolationsüberwachungsgerät verwendet werden.
Die Firma BayWa r.e., nach eigenen Angaben ein weltweit führender Entwickler, unabhängiger Stromerzeuger, Dienstleister und PV-Großhändler, betreibt allein in Deutschland 94 Solarparks mit einer installierten Leistung von 872 MW.
BayWa r.e. baut nicht nur neue Solarparks, sondern bietet auch technische und kaufmännische Betriebsführung für Photovoltaikanlagen sowie die Vermarktung des produzierten Solarstroms an und hat sich auch auf Revamping und Repowering bestehender Solarkraftwerke spezialisiert.
Bisherige Solarkraftwerke hatte BayWa r.e. mit einem geerdeten Netz (TN-System) betrieben. Durch die veränderten Anforderungen seitens der Wechselrichter-Hersteller, sollten bestehende und neue Solarkraftwerke auf ein ungeerdetes Netz (IT-System) umgestellt werden. Zugleich sollte die Betriebssicherheit (Ausfallsicherheit, Personen- und Anlagenschutz) der Solarkraftwerke insgesamt erhöht werden.
Auf der Suche nach einer passenden Lösung zur vorgeschriebenen Isolationsüberwachung ist BayWa r.e. auf Bender gestoßen, den Erfinder der Isolationsüberwachung. Zunächst wurde BayWa r.e. ein Leihgerät von Typ ISOMETER® isoPV1685DP zur Verfügung gestellt. Dieses Isolationsüberwachungsgerät ist für die speziellen Anforderungen von Groß-Solaranlagen ausgelegt, wie die geforderte Spannung von AC 800 V / DC 1500 V, Umgebungstemperaturen von bis zu +70° C und die dynamischen Rahmenbedingungen in PV-Applikationen. Zusätzlich besitzt das Gerät ein Display welches die Inbetriebnahme vor Ort enorm erleichtert.
Im Rahmen eines Tests waren die BayWa r.e.-Kollegen sehr zufrieden. Spezielle fachliche Rückfragen wurden zum Teil bei Vor-Ort-Terminen geklärt und beantwortet. Hinzu kamen die Vor-Ort-Unterstützung bei ersten Inbetriebnahmen gemeinsam mit der Technik-Crew, Schulungen der Projektleiter sowie die Einweisung der technischen Mitarbeiter der Schaltanlagenbauer durch Bender.
Dieses Gesamtpaket aus passender Lösung und umfassender Betreuung hat die Verantwortlichen von BayWa r.e. überzeugt. Nun werden alle Groß-PV-Anlagen (Neubau und Repowering-Projekte) mit dem ISOMETER® isoPV1685DP ausgerüstet. Die technischen Vorteile, insbesondere die Möglichkeit, die dynamischen Isolationsverhältnisse und die auftretenden Ableitkapazitäten von bis zu 4000 µF zu beherrschen, sorgt für eine stabile und fehlerfreie Startphase der Anlagen und damit auch höhere Erträge der Solarparks.
Kai Saegebarth, Lead Concepts and Solutions Engineering Team bei BayWa r.e.: „Wir sind sehr zufrieden und haben uns in dem ganzen Prozess der Suche nach einer Lösung gut aufgehoben gefühlt. Die fachliche Betreuung war vorbildlich. Beides: Zuverlässigkeit und die Unterstützung durch die Bender-Experten haben uns überzeugt.“
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