VDE 0675-39-11 – Normgerechte Überspannungsschutz-Lösungen für PV-Anlagen bis 1500 V

Innovative Schaltungskonzepte bei 1500V PV-Anlagen gefragt.

Dipl.-Ing. Mirko Harbott

In vielen Gebieten der Erde mit hoher Sonneneinstrahlung lassen sich heute bereits PV-Anlagen kostendeckend errichten. In Gegenden mit mittlerer oder geringer Sonneneinstrahlung ist hingegen eine Subventionierung der Photovoltaiktechnik notwendig, damit das Thema für Investoren finanziell attraktiv wird. Stattdessen werden in diversen Staaten jedoch die Subventionen kontinuierlich gekürzt.

Um die PV dennoch als attraktive Alternative unter den regenerativen Energien zu bezeichnen, ist es unerlässlich, die Kosten zu senken und den Systemwirkungsgrad weiter auszubauen. Ein möglicher Weg hierzu kann die Erhöhung der DC-Spannung auf 1500V sein. Diese ermöglicht eine größere Anzahl von Modulen pro Strang und somit eine Erhöhung der Eingangs- und Ausgangsspannung der Wechselrichter.

Dies führt zu einer Einsparung von Komponenten, so können z.B. mehr Geräte pro Transformator betrieben werden. Bei langen Leitungslängen kann zudem der Wirkungsgrad bei gleicher Leistung erhöht werden. Ein weiterer Vorteil ist die Reduzierung der Materialkosten durch kleinere Leitungsquerschnitte. Trotz der höheren Kosten der Wechselrichter für 1500V (im Vergleich zu herkömmlichen Wechselrichtern) ergeben sich dabei langfristig Kostenvorteile.

Optimaler Überspannungsschutz bei 1500V Anlagen

Der Trend zu 1500V-Anlagen stellt natürlich auch immer höhere Anforderungen an alle Systemkomponenten. Empfindlichere Komponenten, speziell von großen Anlagen in exponierten Lagen, sind sehr anfällig für Schäden durch Überspannungen. Um die Anlagenverfügbarkeit und Systemzuverlässigkeit zu gewährleisten, ist es unumgänglich, die Anlagen ausreichend gegen Überspannungen zu schützen. Wie der Schutz gegen Überspannungen für PV-Anlagen ausgestaltet werden muss, ist in den Normen VDE0185-305, VDE V 675-39-12, DIN CLC/TS 50539-12 und VDS2010 geregelt. Nach diesen Normen wird für PV-Anlagen ein Überspannungsschutzkonzept gefordert.

In Systemen, welche mit Blitzteilströmen belastet werden können – als Beispiel seien hier Gebäude mit äußerem Blitzschutz und nicht eingehaltenem Trennungsabstand genannt – ist der Schutz mit Blitzstromableitern Typ 1+(2) zwingend erforderlich. Werden dagegen nur Schaltüberspannungen oder eingekoppelte Überspannungen erwartet, sind Typ 2 Überspannungsableiter angebracht. Für Freiflächenanlagen fordert die VDS 2010 – aufgrund der räumlichen Ausdehnung und der erhöhten Gefahr eines Blitzeinschlages – einen inneren Überspannungsschutz.

Um den normativen Anforderungen zu genügen, […]