DE102005018173A1 - Verfahren zur sicheren Betriebsunterbrechung eines Photovoltaikanlage - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur sicheren Abschaltung von Photovoltaikanlagen (10) und damit zum Schutz von Menschen und Sachwerten in besonderen Situationen. Eine Schutzeinrichtung (17), welche sinnvoll in unmittelbarer Nähe des Generatorfeldes (13) innerhalb oder außerhalb des Gebäudes angebracht wird und über ein Steuersignal (18), welches manuell oder automatisch ausgelöst werden kann, das Generatorfeld (13) kurzschließt. Die manuelle Auslösung kann über Notschalter oder Schlüsselschalter im oder außerhalb des Gebäudes erfolgen, die automatische Auslösung über Rauch-, Wasser-, Gassensoren oder andere im oder außerhalb des Gebäudes befindliche Schalteinrichtungen erfolgen. Das Generatorfeld befindet sich danach in einem Arbeitspunkt, der keine weitere Energieabgabe in das Gebäude mehr ermöglicht. Das Generatorfeld (13) verbleibt solange im sicheren Arbeitspunkt bis es durch direkten Eingriff an der Schutzeinrichtung (17) wieder aktiviert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, dass Photovoltaikanlagen zum Schutz von Menschen und zur Vermeidung von Sachschäden in gefährlichen Situationen in einen sicheren Arbeitspunkt schaltet.
  • Photovoltaikelemente (1) (11) weisen eine bestimmte Strom-Spannungskennlinie (2) auf. Die Leistungsabgabe jedes Elementes ist das Produkt aus Spannung und Strom des Arbeitpunktes auf der Kennlinie in dem es betrieben wird. Keine Leistungsabgabe erfolgt im Kurzschlussfall, es stellt sich dann der Strom Ik ein und die Spannung wird zu Null, oder im Leerlauf wo sich die Spannung U0 einstellt und der Strom zu Null wird.
  • Schalteinrichtungen zum Abschalten von Photovoltaikanlage befinden sich meist in Nähe des Wechselrichters und sind in Gefahrensituationen nicht erreichbar oder der Ort ihrer Anbringung ist den Rettungskräften unbekannt.
  • Auch nach erfolgreicher Abschaltung führen im Gebäude befindliche Leitungen weiterhin gefährliche Gleichspannungen, die Personen durch Strom oder Lichtbögen gefährden und weitere Sachschäden verursachen können.
  • Nach Auslösung der patentgemäßen Schutzeinrichtung wird das Generatorfeld in den Kurzschluss oder Leerlauf geschaltet und die Energieübertragung in das Gebäude unterbrochen wodurch keine weitere Gefahr mehr von ihm ausgeht.
  • Rettungskräfte können die Schutzeinrichtung aus der Ferne über Schlüsselschalter oder andere Einrichtungen aktivieren, Personen im Gebäude können dies über Notschalter. Die Aktivierung kann auch über vorhandene Warnsysteme wie Brand-, Wasser- oder Gasalarmanlagen erfolgen.
  • Die Reaktivierung nach Beseitigung der Gefahrenursache kann automatisch oder manuell erfolgen.
    •
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Personenschutz in Gebäuden mit Photovoltaikanlage in Gefahrensituationen wie Feuer, Hochwasser, Gaslecks und anderen außergewöhnlichen Ereignissen. Photovoltaikanlagen (1) (10) bestehen aus mehreren Photovoltaikelementen (1) (11), die in unterschiedlicher Anzahl zu Strings (1) (12) verschaltet werden. Mehrere Strings können in einem Generatorfeld (1) (13) parallel betrieben werden. Der von einem oder mehreren Strings produzierte Gleichstrom wird mittels Gleichstromkabel (1) (14) zu einem Wechselrichter (1) (15) übertragen und kann im Bedarfsfall mit einem Feischalter (1) (16) oder einem geeigneten Steckverbinder unterbrochen werden. Der Wechselrichter moduliert die vom Generatorfeld erzeugte elektrische Energie zur Versorgung von Inselnetzen in eine sinusförmige Wechselspannung oder zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz in einen sinusförmigen Strom. In Gefahrensituationen birgt die Photovoltaikanlage erheblich Risiken für im Gebäude befindliche Personen und Rettungskräfte. Die meist hohen Gleichspannungen können bei Löscheinsätzen oder beschädigten Gleichspannungsleitungen zu erheblichen Stromverletzungen führen oder nicht selbstverlöschende Lichtbögen bilden, die Personen verletzen oder Brandherde erzeugen können. Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung (1) (17), die das Generatorfeld auf Anforderung über eine Steuerleitung (1) (18) in einen energiearmen Arbeitspunkt schaltet, so dass keine weitere Gefahr von ihm ausgeht.
    •
  • Ausführungsbeispiel (3)
  • Der Kondensator C wird über den Widerstand R aus der Spannung des Solargenerators aufgeladen. Die Zenerdiode V1 begrenzt die Spannung über C auf den Wert ihrer Zenerspannung. Schließt der Schalter S wird der Thyristor V2 gezündet und übernimmt den Strom aus dem Solargenerator DC+ und DC–. Die Ausgangsklemmen DC + out und DC – out bleiben strom- und spannugsfrei bis der Generatorstrom nach Einbruch der Dunkelheit zu Null wird. Bleibt S geschlossen wird der Thyristor V2 beim ersten Tageslicht wieder gezündet und die Anlage verbleibt im Kurzschluss. Wird S geöffnet kann die Solaranlage ihren Betrieb wieder aufnehmen.

Claims (5)

  1. Verfahren zur sicheren Abschaltung von Photovoltaikanlagen (10) und damit zum Schutz von Menschen und Sachwerten in besonderen Situationen. Eine Schutzeinrichtung (17), welche sinnvoll in unmittelbarer Nähe des Generatorfeldes (13) innerhalb oder außerhalb des Gebäudes angebracht wird und über ein Steuersignal (18), welches manuell oder automatisch ausgelöst werden kann, das Generatorfeld (13) kurzschließt. Die manuelle Auslösung kann über Notschalter oder Schlüsselschalter im oder außerhalb des Gebäudes erfolgen, die automatische Auslösung über Rauch-, Wasser-, Gassensoren oder andere im oder außerhalb des Gebäudes befindliche Schalteinrichtungen erfolgen. Das Generatorfeld befindet sich danach in einem Arbeitspunkt, der keine weitere Energieabgabe in das Gebäude mehr ermöglicht. Das Generatorfeld (13) verbleibt solange im sicheren Arbeitspunkt bis es durch direkten Eingriff an der Schutzeinrichtung (17) wieder aktiviert wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es das Generatorfeld (13) in den Arbeitpunkt Leerlauf schaltet. Eine Energieübertragung in das Gebäude ist auch in diesem Fall nicht mehr möglich.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivierung des Generatorfeldes (13) über das Steuersignal (18) oder eine zusätzliche Steuerleitung ohne Eingriff in die Schutzeinrichtung (17) erfolgt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivierung des Generatorfeldes (13) nach dem nächsten Sonnenaufgang oder einem anderen Ereignis oder einer bestimmten oder einstellbaren Zeit automatisch erfolgt.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivierung des Generatorfeldes nur durch Austausch der Schutzeinrichtung (17) oder eines Teils der Schutzeinrichtung (17) erfolgt.
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