DE102010034730A1

DE102010034730A1 - Wirtschaftsgut mit oberhalb montiertem Blitzschutz

Info

Publication number: DE102010034730A1
Application number: DE201010034730
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: Adensis GmbH
Current assignee: Belectric GmbH
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-02-23

Abstract

Es wird vorgeschlagen, ein Wirtschaftgut mit einer Vorrichtung zum Schutz vor einem Blitzeinschlag zu versehen. Der Schutz beinhaltet einen sich oberhalb des Wirtschaftsguts (7, 101, 103, 107) befindlichen elektrischen Leiter (113), der über eine an den Leiter angeschlossene Spannungsquelle (119) auf ein Potential von mehr als 1000 Volt gegenüber Erde gehoben ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wirtschaftgut mit einer Vorrichtung zum Schutz des Wirtschaftsguts vor einem Blitzeinschlag. Das Wirtschaftsgut ist dabei insbesondere ein Photovoltaikgenerator, der in einer Freifläche oder auf einem Dach montiert ist.
Solche Freiflächen-PV-Anlagen sind aus dem täglichen Erscheinungsbild bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Bei diesen Anlagen ist es durch die DIN-Norm, den VDE Vorschriften und anderen einschlägigen Dokumenten vorgeschrieben, dass alle elektrisch leitenden Anlagenteile mittels einer Erdungsmaßnahme auf Erdpotential gebracht werden. Dies erlaubt den sicheren Zugang von auch nicht eingewiesenen und nicht technisch qualifizierten Personen in den Bereich der Anlage, wie zum Beispiel Reinigungs-personal, um die Glasflächen der PV-Module von Zeit zu Zeit von Umweltschmutz und natürlichen Stoffen, wie z. B. Laub, zu reinigen.
Vorliegende Erfindung geht aus von der in der 1 veranschaulichten Blitzentstehungs- und Verhaltenstheorie, die als Vorstellungsmodell zu betrachten ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich bei gleichen Parametern, wie z. B. angenommener Windstille, homogener Luftfeuchtigkeitsverteilung etc. eine Potentialverteilung zwischen einer Gewitterwolke 1 und dem Boden oder der Erde 3 ausbildet, die im wesentlichen einer eingeschnürten Säule 5 entspricht, die oben an der Wolke 1 und unten am Boden 3 kreisförmige Linien gleichen Potentials annimmt. In der 1 ist am Boden 3 eine PV-Anlage errichtet, deren Module 7 alle in Nord-Süd Richtung ausgerichtet sind. Der Potentialverlauf wird anhand der mit 9 bezeichneten Verlaufslinien symbolisiert. Wie es im linken Bereich der 1 ersichtlich ist, verläuft ein Teil der Potentialverlaufslinien 9 zwischen den PV-Modulen 7 hindurch, wohingegen ein anderer Teil der Linien 9, wie an der rechten Seite der 1 ersichtlich, unter einem Winkel α auf die PV-Module auftrifft. Der elektrische Widerstand der PV-Module 7 macht einen Durchschlag mit seiner ionisierten Plasmasäule an dieser Stelle unattraktiv. Das Aufbau-Vermögen der entsprechenden Feldlinien nimmt mit der Länge des isolierten Baukörpers ab. Da Photovoltaik-Freifeldanlagen vorzugsweise sehr lange Baukörper haben, nimmt beim Stand der Technik mit geerdeten Elementen die Einschlagwahrscheinlichkeit drastisch zu.
Entsprechend liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein beliebiges Wirtschaftsgut, insbesondere eine Photovoltaikanlage, vor einem Blitzeinschlag zu schützen, ohne dabei am Wirtschaftsgut selber eine Modifikation vornehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich oberhalb des Wirtschaftsguts ein elektrischer Leiter befindet, der über eine an den Leiter angeschlossene Spannungsquelle auf ein Potential von mehr als 1000 Volt gegenüber Erde gehoben ist. Eine Gleichspannungsanhebung um 1000 Volt ist ausreichend, um den drohenden Blitz auf ein Einschlagziel außerhalb des Wirtschaftsguts umzuleiten. Die Spannungsquelle stellt vorzugsweise eine galvanische Trennung zwischen dem Leiter und der Erde bereit, was zum Beispiel durch Einsatz eines Transformators erreicht werden kann.
Im einfachsten Fall bildet der Leiter eine Schleife, dessen Innenfläche maximal so groß sein muss, wie die Aufsichtsfläche auf das Wirtschaftsgut. So wird das Wirtschaftsgut vollständig von oben geschützt. Bei größeren Abmessungen des Wirtschaftsguts von z. B. mehreren Hundert Metern ist ein einziger das Wirtschaftsgut umgebender Leiter womöglich nicht hinreichend und es ist angebracht, den Leiter als ein Netz oder als ein Gitter auszubilden, dessen Fläche mindestens so groß ist, wie die Aufsichtsfläche auf das Wirtschaftsgut.
Der Leiter ist vorteilhafterweise über einen elektrisch isolierenden Körper mit dem Wirtschaftsgut verbunden. So kann bei einer Freiflächenanlage der zum Schutz vor Zutritt zwingend erforderliche Zaun mit Pfosten versehen sein, wobei auf zumindest einem Teil der Pfosten je ein isolierender Körper angeordnet ist. Der isolierende Körper ist z. B. ein Porzellankörper mit Lamellen, wie er im Hochspannungsanlagenbau verwendet wird. Der Leiter spannt sich dann von Porzellan zu Porzellan und bildet so die Schleife, deren tiefste Stelle sich immer oberhalb des Wirtschaftsguts, hier die Photovoltaikfreifächenanlage befinden muss.
Bei einem Gebäude mit Giebeldach, auf dessen Dach der Photovoltaikgenerator montiert ist, wird oberhalb des Dachfirsts zumindest ein, den Leiter tragender isolierender Körper montiert. Von dessen Spitze ausgehend erstrecken sich weitere Leiter zu Punkten neben der PV-Anlage, ohne dass einer der Leiter niedriger als der höchste Punkt der PV-Anlage verläuft. Bei einem Gebäude mit Flachdach, auf dessen Dach der Photovoltaikgenerator montiert ist, werden auf dem Flachdach mehrere den Leiter tragende isolierende Körper montiert. Weist der Photovoltaikgenerator auf dem Flachdach eine Unterkonstruktion zur Schrägstellung der PV-Module auf, so wird ausgehend von der Stützkonstruktion für die Photovoltaikmodule zumindest ein, den Leiter tragender isolierender Körper montiert. Auch hier sind mehrere Körper zu empfehlen, von deren Spitze ausgehend dann ein Netz von Leitern gespannt werden kann.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:
1 eine erläuternde Figur zur vermuteten Blitzentstehung;
2 eine Photovoltaikanlage mit Blitzeinschlagverhinderung; und
3 ein Wohngebäude mit Blitzeinschlagverhinderung.
Die 2 zeigt eine Photovoltaikfreiflächenanlage 101, die als wesentliche Bauteile einen Photovoltaikgenerator 103, auch kurz als PV-Generator 103 bezeichnet, und eine Steuer- und Umformeinheit 105 umfasst.
Wie es bei Photovoltaikanlagen aufgrund der vorhandenen spannungsführenden Teile vorgeschrieben ist, verhindert ein Zaun 107 den freien Zugang zu der Anlage 101. Der Einfachheit halber ist ein rechteckiger Zaun 107 mit lediglich vier Eckpfosten 109 gezeigt. Auf den Eckpfosten 109 ist jeweils ein Isolator 111 montiert, wobei die Gesamthöhe von Zaunpfosten 109 und Isolator 111 größer ist, als das höchste Teil der PV-Anlage 101. Von Isolator 111 zu Isolator 111 ist ein elektrischer Leiter 113 gespannt, der damit eine Schleife bildet, die die Photovoltaikanlage 101 als Wirtschaftsgut umgibt. Bei der Bemessung der Höhe von Zaunpfosten 107 und Isolator 111 muss ein Durchhängen des Leiters 113 entsprechend berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass auch der Leiter 113 sich an keiner Stelle unterhalb des höchsten Niveaus der PV-Anlage 101 befindet.
An einer beliebigen Stelle am Leiter 113 ist eine Verzweigung oder ein Abgriff 115 vorgesehen, an den eine elektrische Verbindungsleitung 117 angeschlossen ist, die an den Ausgang einer Spannungsquelle 119 führt. Die Spannungsquelle 119 generiert ein Potential von mindestens 1000 Volt, insbesondere zwischen 1000 Volt und 2000 Volt, auf welches der die Schleife bildende Leiter 113 dann gegenüber Erde angehoben ist. Zweckmäßigerweise sind die Verbindungsleitung 117 und die Spannungsquelle 119 innerhalb der Steuer- und Umformeinheit 105 angeordnet, so dass sich keine Bauteile außerhalb des Blitzschutzes befinden.
In der 3 sind gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen wie in der 2. Die 3 zeigt ein Wohngebäude 121, welches in Aufsicht gesehen an zentraler Stelle eine Stange 123 aufweist, an deren Ende ein nach oben zum Himmel gerichteter Isolator 111 befestigt ist. An der Spitze des länglichen Isolators 111 ist als Leiter 113 eine Kugel 125 vorgesehen. Die metallische Kugel 125 befindet sich relativ hoch, z. B. zwei bis drei Meter über dem Dachfirst des Gebäudes 121 und ist mit einer Verbindungsleitung 117 verbunden. Die Verbindungsleitung 117 führt zu einer Gleichspannungsquelle 119, mit deren Hilfe die Kugel 125 auf ein elektrisches Potential von mehr als 1000 Volt, insbesondere mehr als 1500 Volt, aufgeladen ist. Die Höhe des Leiters 111 über dem Dachfirst ist so bemessen, dass die auch seitlich wirkende Abschirmung durch das statische elektrische Feld das gesamte Wirtschaftsgut „Gebäude” abdeckt. Dieses ist durch die gestrichelten Linien 127 angedeutet, die den kegelförmigen Schutzbereich gegen einen Blitzeinschlag symbolisieren.
Das zweite Ausführungsbeispiel verdeutlicht, dass eine von dem Leiter 111 gebildete Schleife oder ein Netz prinzipiell etwas kleiner sein dürfen, als es der Aufsicht auf das Wirtschaftsgut entspricht. Die gewünschte Anti-Blitzeinschlag Wirkung erstreckt sich über den nach unten projizierten Bereich der Schleife 113 hinaus.
Bezugszeichenliste

1: Gewitterwolke
3: Erde, Boden
5: Säule
7: Photovoltaikmodul
9: Potentiallinien
101: Photovoltaikanlage
103: PV-Generator
105: Steuer- und Umformereinheit
107: Zaun
109: Zaunpfosten
111: Isolator
113: Leiter
115: Abgriff
117: Verbindungsleitung
119: Spannungsquelle
121: Gebäude
123: Stange
125: Kugel
127: gestrichelte Linien

Claims

Wirtschaftgut mit einer Vorrichtung zum Schutz des Wirtschaftsguts vor einem Blitzeinschlag, dadurch gekennzeichnet, dass sich oberhalb des Wirtschaftsguts (7, 101, 103, 107) ein elektrischer Leiter (113) befindet, der über eine an den Leiter (113) angeschlossene Spannungsquelle (119) auf ein Potential von mehr als 1000 Volt gegenüber Erde gehoben ist.
Wirtschaftgut nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (113) eine Schleife bildet.
Wirtschaftgut nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der Schleife kleiner ist als die Aufsichtsfläche auf das Wirtschaftsgut.
Wirtschaftgut nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (113) ein Netz oder ein Gitter bildet.
Wirtschaftgut nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Netzes oder des Gitters kleiner ist als die Aufsichtsfläche auf das Wirtschaftsgut.
Wirtschaftgut nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (113) über einen elektrisch isolierenden Körper (111) mit dem Wirtschaftsgut (107) verbunden ist.
Wirtschaftgut nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Metallzaun (107) mit Pfosten (109) umfasst, der eine Photovoltaikfreiflächenanlage (101) einzäunt, wobei auf zumindest einem Teil der Pfosten je ein isolierender Körper (111) angeordnet ist.
Wirtschaftgut nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gebäude mit Giebeldach ist, auf dessen Dach ein Photovoltaikgenerator montiert ist, wobei oberhalb des Dachfirsts zumindest ein, den Leiter tragender isolierender Körper montiert ist.
Wirtschaftgut nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gebäude mit Flachdach ist, auf dessen Dach ein Photovoltaikgenerator montiert ist, wobei von einer Stützkonstruktion für die Photovoltaikanlage ausgehend zumindest ein, den Leiter tragender isolierender Körper montiert ist.