AT515047B1

AT515047B1 - Anordnung zum Schalten von Photovoltaikanlagen

Info

Publication number: AT515047B1
Application number: ATA809/2013A
Authority: AT
Inventors: Ing Uran Herbert
Original assignee: Es Esolutions Gmbh Elektrotechnik Und Photovoltaik
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2019-08-15
Also published as: AT515047A1

Abstract

Eine Anordnung zum wenigstens teilweise Ein- und Ausschalten einer Photovoltaikanlage (4) umfasst ein Zentralmodul (1), ein Steuermodul (6) und Schaltmodule (5), die zwischen bzw. bei Photovoltaikmodulen (3) der Photovoltaikanlage (4) vorgesehen sind. Die Schaltmodule (5) trennen/schließen die elektrische Verbindung zwischen Photovoltaikmodulen (3) der Photovoltaikanlage (4), sobald das Zentralmodul (1) vom Steuermodul (6) einen entsprechenden Schaltbefehl erhalten hat. Nach dem Ausschalten der Schaltmodule (5) liegt von der Photovoltaikanlage (4) keine hohe (gefährliche) Spannung vor.

Description

Patentamt

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ein- und Ausschalten von Photovoltaikanlagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Wenn an Photovoltaikanlagen beispielsweise durch Einsatzkräfte im Brandfalle oder in anderen gefährlichen Situationen gearbeitet werden soll, ist es erforderlich, dass der Aufbau gefährlicher Spannungen, die das Einsatzpersonal gefährden könnte, verhindert wird. Insbesondere ist es wichtig, dass die derzeit bestehenden Unzulänglichkeiten bezüglich des korrekten Löschverhaltens von Feuerwehren bei Photovoltaikanlagen beseitigt werden.

[0003] DE 10 2010 054 354 A1, von welcher die Erfindung ausgeht, zeigt insbesondere in Figur 5 in Verbindung mit Absatz [0054] eine Anlage zum Abschalten einer Photovoltaikanlage in einer Notfallsituation. In Absatz [0005] ist Sicherheit für Feuerwehrkräfte im Einsatz erwähnt. Bei DE 10 2010 054 354 A1 sind zwischen Photovoltaikmodulen Schalter angeordnet. Gemäß Absatz [0055] der DE 2010 054 354 A1 wird ein einziges Abschaltsignal generiert und über die elektrischen Leitungsmittel des Stranges der einzelnen Photovoltaikmodule eingespeist. Gemäß DE 10 2010 054 354 A1 ist eine Einrichtung zum Erzeugen eines für die Photovoltaikmodule gemeinsamen Abschaltsignals vorgesehen.

[0004] US 2013/0249297 A1 und EP 2 662 844 A2 befassen sich mit dem Überwachen von Photovoltaikanlagen, wobei in einem Störfall ein Alarm ausgelöst werden soll, und durch den ausgelösten Alarm die Photovoltaikanlage gegebenenfalls abgeschaltet wird.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, die dem vorgenannten Sachverhalt gerecht wird.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Anordnung, welche die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.

[0007] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0008] Bei der Erfindung ist eine bidirektionale Kommunikation möglich, wogegen bei DE 10 2010 054 354 A1 nur eine unidirektionale Kommunikation vorgesehen ist, die überdies nur im eingeschalteten Zustand möglich ist.

[0009] Bei der Erfindung ist jederzeit eine Kommunikation mit jedem Schaltmodul möglich. So können die Schaltzustände jederzeit geändert werden.

[0010] Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung zumindest ein Zentralmodul vorgesehen ist, dem wenigstens ein Steuermodul und wenigstens ein Schaltmodul zugeordnet ist, kann unter Verwendung des Steuermoduls durch Einsatzkräfte nach Eingabe eines eindeutigen Anlagencode der Status der Photovoltaikanlage abgefragt und, sofern diese eingeschaltet ist, das wenigstens teilweise Ausschalten der Photovoltaikanlage ausgelöst werden. Das Steuermodul muss nicht fix dem Zentralmodul zugeordnet sein, sondern kann für jedes beliebige Zentralmodul verwendet werden.

[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform ermöglicht das Steuermodul Einsatzkräften nach Eingabe des Anlagencode die Abfrage des Status der Photovoltaikanlage und das Abschalten der Anlage insbesondere kabellos, also aus sicherer Entfernung vorzunehmen. Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass auf dem Steuermodul der aktuelle Zustand der Photovoltaikanlage angezeigt wird und dabei auf mögliche Fehler und Gefahren hingewiesen wird.

[0012] Das bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehene Zentralmodul nimmt in einer bevorzugten Ausführungsform die gesamte Logik des Systems, das heißt der Anordnung einschließlich der Photovoltaikanlage in sich auf. Das Zentralmodul dient der Überwachung des Zustandes (Status) der Photovoltaikanlage, dessen Einschalten und Ausschalten und das Bereitstellen des Status an das Steuermodul.

[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Überwachung des Zustandes alle /6

AT515 047 B1 2019-08-15 österreichisches

Patentamt

Schaltmodule und das Zentralmodul selbst.

[0014] Das Ein- bzw. Ausschalten der Photovoltaikanlage wird bei der Erfindung durchgeführt, wenn von einem Steuermodul innerhalb der Reichweite des Zentralmoduls ein entsprechendes Signal gesendet wird. Voraussetzung, dass dies ausgeführt wird, ist, dass am Steuermodul ein eindeutiger Anlagencode (Code des Zentralmoduls) eingegeben wird.

[0015] Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass bei Schaltvorgängen (beim Einschalten und Ausschalten) ein ganz bestimmter Verfahrensablauf eingehalten wird.

[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der aktuelle Zustand der Photovoltaikanlage an das Steuermodul nur abgegeben wird, wenn der richtige Anlagencode eingegeben worden ist.

[0017] Das wenigstens eine bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehene Schaltmodul unterbricht in einer bevorzugten Ausführungsform Photovoltaikkabel zwischen Photovoltaikmodulen der Photovoltaikanlage oder trennt das Photovoltaikmodul von der restlichen Photovoltaikanlage, sobald das Zentralmodul von einem Steuermodul den entsprechenden Befehl erhalten hat. Auf diese Art und Weise wird die Spannung an der Photovoltaikanlage soweit herabgesetzt, dass keine Spannungen mehr vorliegen, die den Einsatzkräften gefährlich werden können.

[0018] Beim Wiedereinschalten der Photovoltaikanlage ist vorgesehen, dass der Schalter in dem wenigsten einen Schaltmodul wieder in den leitenden Zustand übergeht bzw. das Photovoltaikmodul wieder mit der restlichen Photovoltaikanlage verbindet.

[0019] Die erfindungsgemäße Anordnung kann zusätzlich ein Auswertemodul umfassen, das eine Verbindung zum Internet herstellt. Von dem Auswertemodul werden der aktuelle Zustand sowie die aktuellen und vorhergehenden elektrischen Parameter der Photovoltaikanlage an einen zentralen Server übermittelt. So kann die Funktionstüchtigkeit und die Anlagenperformance überwacht werden.

[0020] In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beim Auftreten von Problemen in der Photovoltaikanlage diese mit Hilfe des Auswertemoduls erkannt und veranlasst wird, dass Wartungspersonal zum Beheben des Fehlers der Photovoltaikanlage veranlasst wird.

[0021] Weitere Einzelheiten und Vorteile sowie Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in der eine erfindungsgemäße Anordnung schematisch dargestellt ist.

[0022] Kernstück der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein Zentralmodul 1, das über Photovoltaikkabel 2 mit den Photovoltaikmodulen 3 der Photovoltaikanlage 4 verbunden ist.

[0023] Zwischen oder bei den Photovoltaikmodulen 3 der Photovoltaikanlage 4 sind Schaltmodule 5 angeordnet, die über das Zentralmodul 1 zum Ein- und Ausschalten betätigt werden können, sodass an die Photovoltaikkabel 2 nicht die Summe der Spannung aller Photovoltaikmodule 3 der Photovoltaikanlage 4 angelegt ist, sondern nur die Spannung einzelner Photovoltaikmodule 3, da die Verbindung zwischen oder bei den einzelnen Photovoltaikmodulen 3 durch die Schaltmodule 5 unterbrochen oder überbrückt ist, wenn sich diese im nicht leitenden Zustand befinden. Je nach Notwendigkeit kann jeweils zwischen zwei Photovoltaikmodulen 3 oder nur teilweise zwischen zwei Photovoltaikmodulen 3 ein Schaltmodul 5 angeordnet sein oder es kann bei jedem Photovoltaikmodul 3 oder bei nur einem Teil der Photovoltaikmodule 3, z.B. bei jedem 3. oder 4. Photovoltaikmodul 3, ein Schaltmodul 5 angeordnet sein.

[0024] Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst weiters ein Steuermodul 6, das über einen gesicherten Kommunikationskanal 7, insbesondere ein verschlüsselter Kommunikationskanal 7, mit dem Zentralmodul 1 kommuniziert, um einerseits Steuerbefehle zum Schalten der Schaltmodule 5 abzugeben und, sofern vorgesehen, vom Zentralmodul 1 Informationen über den Zustand der Photovoltaikanlage 4 erhält.

2/6

AT515 047 B1 2019-08-15 österreichisches

Patentamt [0025] Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist weiters ein Auswertemodul 8 vorgesehen, das mit dem Zentralmodul 1, beispielsweise über eine Funkverbindung 9, verknüpft ist und über das Internet 11 einen Auswerteserver 10 mit relevanten Anlagendaten versorgt.

[0026] Das in der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehene Steuermodul 6 ist in der Lage mit dem Zentralmodul 1 eine gesicherte Kommunikation 7 aufzubauen. Über das Steuermodul 6 kann der Anlagencode der zu steuernden Photovoltaikanlage 4 eingegeben werden.

[0027] Am Steuermodul 6 kann der Aufbau der Photovoltaikanlage 4, deren Anlagecode eingegeben worden ist, schematisch dargestellt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die schematische Darstellung der Photovoltaikanlage 4 von dem Zentralmodul 1 an das Steuermodul 6 abgegeben wird.

[0028] Mit Hilfe des Steuermoduls 6 kann, nachdem der gesicherte Kommunikationskanal 7 aufgebaut und der richtige Anlagecode eingegeben worden ist, das Abschalten und Wiedereinschalten der Photovoltaikanlage 4 beziehungsweise das Schalten der Schaltmodule 5 ausgelöst werden.

[0029] Allfällige bei Schaltvorgängen auftretende Fehler können am Steuermodul 6 angezeigt werden. Bei der Erfindung ist in Betracht gezogen, am Steuermodul 6 durch entsprechende Anzeigen Statuscodes für die Schaltmodule 5 anzuzeigen, beispielsweise:

[0030] Eingeschaltet (Rot),

Ausgeschaltet (Grün),

Nicht erreichbar/Warnung (orange).

[0031] Zusätzlich kann am Steuermodul 6 eine Anzeige vorgesehen sein, die aktiv ist, wenn eine versuchte Stromabschaltung nicht erfolgreich war. Diese Anzeige kann ein visuelles und/oder akustisches Signal sein.

[0032] Das Zentralmodul 1 ist in der Lage, zu dem Steuermodul 6 einen gesicherten Kommunikationskanal 7 aufzubauen.

[0033] Im Zentralmodul 1 ist der Anlagencode eindeutig werksseitig eingegeben und vorzugsweise nicht veränderbar. In dem Zentralmodul 1 ist die dem Steuermodul 6 übermittelbare schematische Darstellung der Photovoltaikanlage 4 gespeichert.

[0034] In dem Zentralmodul 1 kann ein nicht flüchtiger Speicher vorgesehen sein, der jeden Zugriff auf die Photovoltaikanlage 4 durch ein Steuermodul 6 oder ein Auswertemodul 8 rückwirkend protokolliert.

[0035] Das Steuermodul 6 sendet autorisierte Befehle an jene Zentralmodule aus, für welche der richtige Anlagencode eingegebenen worden ist, worauf hin das Zentralmodul 1 die Schaltmodule 5 veranlasst, Schaltvorgänge durchzuführen.

[0036] Das Zentralmodul 1 gibt nach dem Ausführen von Befehlen eine entsprechende Rückmeldung bzw. Fehlermeldung an das mit ihm verbundene Steuermodul 6 ab.

[0037] Weiters ist vorgesehen, dass das Zentralmodul 1 mit allen in einer Photovoltaikanlage 4 angeordneten Schaltmodulen 5 in regelmäßigen Abständen kommuniziert. Schaltmodule 5, die nicht antworten, werden intern als nicht erreichbar gekennzeichnet. Dieser Umstand wird, wenn ein Steuermodul und/oder das Auswertemodul 8 mit dem Zentralmodul 1 verbunden ist, an das Steuermodul 5 und/oder das Auswertemodul 8 weitergegeben.

[0038] Das Abschaltverfahren kann beispielsweise wie folgt ablaufen:

[0039] - Abschalten des Gleichstromflusses und [0040] - Anweisung an alle sich in der Photovoltaikanlage 4 befindlichen Schaltmodule 5, ihren Schalter zu öffnen [0041] Das Einschaltverfahren kann wie folgt aussehen:

3/6

AT515 047 B1 2019-08-15 österreichisches

Patentamt [0042] - Anwendung an die Schaltmodule 5 ihren Schalter zu schließen und [0043] - Wiedereinschalten des Gleichstromflusses.

[0044] Die in der erfindungsgemäßen Anordnung zwischen Photovoltaikmodulen 3 der Photovoltaikanlage 4 (String) vorgesehenen Schaltmodule 5 können auch bei geöffnetem Schalter und abgeschalteten Gleichstromfluss in der Lage sein, mit dem Zentralmodul 1 zu kommunizieren.

[0045] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass Photovoltaikkabel 2 das ausschließliche Kommunikationsmedium zwischen Schaltmodulen 5 und Zentralmodul 1 sind. Den Schaltmodulen 5 zugeführte Befehle zum Aus- bzw. Einschalten werden nach Erhalt des Befehls (vom Steuermodul 6 über das Zentralmodul 1) bevorzugt unverzüglich durchgeführt.

[0046] Das gegebenenfalls vorgesehene Auswertemodul 8 kann über DHCP eine IP-Adresse erhalten. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Auswertemodul 8 automatisch eine Verbindung zum Internet 11 herstellt.

[0047] In einer Ausführungsform ist das Auswertemodul 8 so ausgebildet, dass es zum Zentralmodul 1 einen gesicherten Kommunikationskanal 9 aufbauen kann.

[0048] Im Auswertemodul 8 kann der Verbindungszustand zum Auswerteserver 10 einerseits und zum Zentralmodul 1 andererseits erkennbar angezeigt werden. Am Auswertemodul 8 kann der Anlagecode in verschlüsselter Form hinterlegt sein.

[0049] Das Auswertemodul 8 liest in einer bevorzugten Ausführungsform in regelmäßigen Abständen den Zustand und elektrische Parameter der Photovoltaikanlage 4 vom Zentralmodul 1 ab und sendet den Zustand und elektrische Parameter der Photovoltaikanlage 4 an den Auswerteserver 10.

[0050] Der vom Auswertemodul 8 angesteuerte Auswerteserver 10 ist in der Lage, den Zustand und elektrische Parameter von Photovoltaikanlagen 4 von beliebig vielen Auswertemodulen 8 entgegen zu nehmen.

[0051] Die dabei empfangenen Daten können dabei in einer DB-Struktur gespeichert werden. Dabei ist darauf geachtet, dass die Daten immer dem richtigen Zentralmodul 1 zugewiesen werden.

[0052] Des Weiteren kann im Auswerteserver 10 der zu jedem Zentralmodul 1 gehörende Standort und der zuständige Monteur gespeichert sein.

[0053] Fehler in der Photovoltaikanlage 4 oder in der erfindungsgemäßen Anordnung können sofort einen optischen und/oder akustischen Alarm auslösen.

[0054] Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung wie folgt beschrieben werden:

[0055] Eine Anordnung zum wenigstens teilweise Ein- und Ausschalten einer Photovoltaikanlage 4 umfasst ein Zentralmodul 1, ein Steuermodul 6 und Schaltmodule 5, die zwischen oder bei Photovoltaikmodulen 3 der Photovoltaikanlage 4 vorgesehen sind. Die Schaltmodule 5 trennen/schließen die elektrische Verbindung zwischen oder bei Photovoltaikmodulen 3 der Photovoltaikanlage 4, sobald das Zentralmodul 1 vom Steuermodul 6 einen entsprechenden Schaltbefehl erhalten hat. Nach dem Ausschalten der Schaltmodule 5 liegt von der Photovoltaikanlage 4 keine hohe (gefährliche) Spannung vor.

Claims

Patentamt

Patentansprüche

1. Anordnung zum Ein- und Ausschalten von Photovoltaikanlagen (4) mit wenigstens zwei Photovoltaikmodulen (3), wobei zwischen den Photovoltaikmodulen (3) ein Schaltmodul (5) vorgesehen ist, das die elektrische Verbindung zwischen den Photovoltaikmodulen (3) der Photovoltaikanlage (4) trennt oder schließt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentralmodul (1) und ein Steuermodul (6) vorgesehen sind, wobei das Zentralmodul (1) das Schaltmodul (5) nach Erhalt eines Befehls vom Steuermodul (6) ansteuert, um das Schaltmodul (5) einzuschalten oder auszuschalten, dass die Verbindung zwischen Steuermodul (6) und Zentralmodul (1) ein Kommunikationskanal (7), insbesondere ein gesicherter Kommunikationskanal (7), ist, dass das Steuermodul (6) den aktuellen Zustand der Photovoltaikanlage (4), insbesondere den Schaltzustand des Schaltmoduls (5) bzw. wenigstens eines der Schaltmodule (5) anzeigt und dass am Steuermodul (6) eine Anzeigeeinrichtung für die Zustände eingeschaltet, ausgeschaltet und/oder nicht erreichbar der Schaltmodule (5) der Photovoltaikanlage (4) vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (6) nach Eingabe des Codes der Photovoltaikanlage (4) mit dem Zentralmodul (1) verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auswertemodul (8) vorgesehen ist, über welches das Zentralmodul (1) den Zustand und elektrische Parameter der Photovoltaikanlage (4) an einen Auswerteserver (10) übermittelt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Zentralmodul (1) ein Anzeigegerät zum Anzeigen der Photovoltaikanlage (4) vorgesehen ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentralmodul (1) ein nicht flüchtiger Speicher vorgesehen ist, in dem Zugriffe durch das Steuermodul (6) und/oder das Auswertemodul (8) wenigstens eine vorbestimmbare Zeit lang gespeichert sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralmodul (1) über Photovoltaikkabel (2) mit den Photovoltaikmodulen (3) der Photovoltaikanlage (4) verbunden ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemodul (8) über das Internet (11) mit einem Auswerteserver (10) verbunden ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Steuermodul (1) eine Anzeige für eine vorzugsweise schematische Darstellung der Photovoltaikanlage (4) und deren Ist-Zustand vorgesehen ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zentralmodul (1), dem Steuermodul (6) und/oder dem gegebenenfalls vorgesehenen Auswertemodul (8) eine Signaleinrichtung zum Abgeben akustischer und/oder optischer Signale zugeordnet ist, wobei die Signale das Ergebnis eines Schaltvorganges anzeigen.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentralmodul (1) eine vorzugsweise schematische Darstellung der Photovoltaikanlage (4) gespeichert ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auswertemodul (8) ein Auswerteserver (10) zugeordnet ist, an dem Zustände und elektrische Parameter von wenigstens einer Photovoltaikanlage (4) abgegeben werden.