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Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikanlage mit mehreren Photovoltaikmodulen, die jeweils zwei Anschlussleitungen aufweisen, mit einem Umrichter und mit einer zweiadrigen Verbindungsleitung oder zwei einadrigen Verbindungsleitungen, wobei die beiden Adern der zweiadrigen Verbindungsleitung bzw. die Adern der beiden einadrigen Verbindungsleitungen jeweils von einer Aderisolation umgeben sind und wobei die Photovoltaikmodule über die Verbindungsleitung bzw. die Verbindungsleitungen mit dem Umrichter verbunden sind. Daneben betrifft die Erfindung noch eine Verbindungsleitung zum elektrischen Anschluss eines Photovoltaikmoduls, mit mindestens einer Ader und mit einer die Ader umgebenden Aderisolation.
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Zur Erzeugung elektrischen Stroms aus Sonnenlicht werden zunehmend Photovoltaikmodule eingesetzt, die das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Derartige Photovoltaikmodule, die häufig auch als Solarpaneele bezeichnet werden, bestehen aus einer Vielzahl von einzelnen Solarzellen, die nebeneinander liegend zwischen einer gemeinsamen vorderen Abdeckschicht und einer gemeinsamen rückseitigen Abdeckschicht angeordnet und miteinander verschaltet sind. Um höhere Spannungen zu erreichen, werden meist mehrere Photovoltaikmodule in Serie geschaltet. Hierzu ist jedem Photovoltaikmodul eine Anschlussdose zugeordnet, die auf der der Sonnenseite abgewandten Rückseite des Photovoltaikmoduls befestigt ist. Die von den Solarzellen des Photovoltaikmoduls kommenden Anschlussleitungen, bei denen es sich in der Regel um Flachbänder handelt, werden in der Anschlussdose mit den eingangsseitigen Anschlusselementen elektrisch leitend verbunden, die innerhalb der Anschlussdose mit ausgangsseitigen Anschlusselementen zum Anschluss externer Leitungen elektrisch verbunden sind. Über die externen Leitungen, die an den ausgangsseitigen Anschlusselementen angeschlossen sind, können mehrere Photovoltaikmodule miteinander verbunden werden, so dass eine Reihenschaltung entsteht, die bei Photovoltaikanlagen meist als String (oder Strang) bezeichnet wird.
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Während bei kleineren Photovoltaikanlagen der oder die (wenigen) Strings direkt mit einem Umrichter verbunden werden, wird bei etwas größeren Photovoltaikanlagen mindestens eine Stringanschlussdose eingesetzt, an deren eingangsseitigen Anschlusselementen mehrere Stringleitungen bzw. die Adern der einzelnen Stringleitungen angeschlossen werden. Die Stringanschlussdose wird dann ausgangsseitig über eine zweiadrige Verbindungsleitung oder über zwei einzelne, einadrige Verbindungsleitungen mit dem Umrichter verbunden.
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Als Umrichter werden zumeist Wechselrichter (häufig auch als Inverter bezeichnet) eingesetzt, die die von den Photovoltaikmodulen gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandeln, die dann in das Stromversorgungsnetz eingespeist werden kann. Handelt es sich bei der Photovoltaikanlage um eine netzunabhängige Photovoltaikanlage, d. h. um eine so genannte Insellösung, bei der die Photovoltaikanlage nicht mit dem allgemeinen Stromversorgungsnetz verbunden ist, so wird als Umrichter ein Laderegler eingesetzt. Der Laderegler ist zwischen den Photovoltaikmodulen und der Batterie bzw. den Akku angeordnet ist und sorgt dafür, dass die Batterie weder mit zuviel Strom geladen wird (Überladeschutz) noch zu stark entladen wird, was sich ebenfalls negativ auf die Lebensdauer der Batterie auswirken kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen sowohl Wechselrichter als auch Laderegler von dem Begriff Umrichter umfasst sein.
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Photovoltaikmodule haben die Eigenschaft, dass sie bei Lichteinfall auf die Solarzellen elektrische Energie in Form einer Gleichspannung liefern. Selbst bei schwachen Lichtquellen, wie z. B. einer Straßenbeleuchtung oder Mondlicht, kann bereits eine Spannung an dem Photovoltaikmodule anliegen, die bei Berührung durch Personen gefährlich ist, da für Personen bereits eine Gleichspannung von 120 V eine Gefahr für Leib und Leben darstellt. Je nach Größe und Verschaltung der Photovoltaikmodule untereinander kann die erzeugte Gleichspannung an den Generatorklemmen im Bereich von 1000 V oder mehr liegen. Solange Licht auf die Photovoltaikmodule gelangt, besteht für Personen bei Berührung an der Gleichspannungsseite daher die Gefahr eines elektrischen Schlages.
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Insbesondere im Fall eines Brandes in einer baulichen Anlage, auf der oder in deren Nähe eine Photovoltaikanlage installiert ist, stellt die von der Photovoltaikmodulen erzeugte Gleichspannung eine Personengefährdung besonders für die Einsatzkräfte dar, da auch das Löschwasser mit spannungsführenden Leitungen und Bauteilen in Kontakt kommen kann. Im laufenden Betrieb dürfen Gleichspannung führende Leitungen jedoch nicht ohne weiteres unterbrochen werden, da ein durch die Schalthandlung entstehender Lichtbogen eine zusätzliche Brand- und Verletzungsgefahr darstellt. Eine beispielsweise in VDE 0100-712 geforderte Gleichspannungs-Freischaltstelle vor dem Wechselrichter bannt die Gefahr des Spannungsübertritts auf das Löschwasser nicht, da auch bei geöffneter Freischaltstelle an der Photovoltaikanlage und dem Leitungssystem bis zu der Freischaltstelle die von den Photovoltaikmodulen erzeugte Gleichspannung anliegt.
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Um hier Abhilfe zu schaffen, sind aus der Praxis Abdeckplanen bekannt, die im Brandfall über die einzelnen Photovoltaikmodule gehängt werden. Da die einzelnen Photovoltaikmodule in der Regel auf dem Dach eines Gebäudes befestigt sind, ist diese Maßnahme jedoch relativ zeitaufwendig, so dass sie sich im Einsatzfall nicht als geeignet erwiesen hat, zumal durch das Aufbringen der Abdeckplanen zusätzlich Einsätzkräfte gebunden werden.
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Die
DE 10 2005 017 835 B3 offenbart eine Photovoltaikanlage mit einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen, bei der jeweils mehrere Photovoltaikmodule in Serie zu einem Strang zusammengeschaltet und mehrere Strangs zueinander parallel geschaltet sind. Um die Photovoltaikanlage im Brandfall in einen für einen löschenden Feuerwehrmann ungefährlichen Betriebszustand zu überführen, sind die Anschlussleitungen der Photovoltaikmodule jeweils mit einem Thermoschalter verbunden, der bei Überschreiten einer bestimmten Schalttemperatur schließt und somit einen Kurzschluss zwischen den Polen des Photovoltaikmodules hervorruft. Zusätzlich kann auch einem ganzen Strang oder der Parallelschaltung mehrerer Strangs ein Thermoschalter parallel geschaltet sein, so dass der ganze Strang bzw. alle Strangs kurzgeschlossen werden können, wenn es im Bereich des Thermoschalters zu einer unzulässigen Erwärmung kommt.
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Aus der
DE 10 2007 032 605 A1 ist eine Photovoltaikanlage bekannt, bei der der Stromfluss durch die einzelnen Photovoltaikmodule steuerbar ist. Hierzu weisen die einzelnen Photovoltaikmodule vorzugsweise eine Steuereinheit mit einem Empfänger, einem Verstärker und einem Relais auf, so dass durch Betätigung des Schalters ein interner Kurzschluss im Photovoltaikmodul erzeugt werden kann. Hierdurch können zwar die einzelnen Photovoltaikmodule spannungsfrei geschaltet werden, Voraussetzung ist jedoch, dass der fernsteuerbare Schalter ordnungsgemäß funktioniert und ordnungsgemäß aktiviert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Photovoltaikanlage zur Verfügung zu stellen, die im Falle eines Brandes zuverlässig in einen sicheren Betriebszustand überführt wird. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsleitung für den Anschluss eines Photovoltaikmoduls in einer Photovoltaikanlage so auszubilden, dass diese auf möglichst einfache und dennoch zuverlässige Art und Weise die Überführung der Photovoltaikanlage in den sicheren Betriebszustand unterstützt bzw. gewährleistet.
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Diese Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen Photovoltaikanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Aderisolationen der beiden Adern der zweiadrigen Verbindungsleitung gemeinsam von einem vorgespannten Federelement bzw. die Aderisolation der Adern der beiden einadrigen Verbindungsleitungen jeweils von einem vorgespannten Federelement umfasst sind. Die Federelemente bestehen dabei aus einem elektrisch leitendem Material, insbesondere aus Metall, und die Aderisolationen aus einem Material, dass bei Erwärmung ab einer bestimmten Temperatur schmilzt, so dass bei geschmolzener Aderisolation das jeweilige Federelement die Adern kontaktiert.
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Weist die Photovoltaikanlage eine zweiadrige Verbindungsleitung auf, so sind die Aderisolationen der beiden Adern gemeinsam von einem Federelement umfasst, wobei das Federelement so ausgebildet bzw. dimensioniert ist, dass es bei nicht vorhandener Aderisolation die Adern berührt, so dass die beiden Adern über das Federelement kurzgeschlossen sind. Im Normalzustand, wenn die Adern von der Aderisolation umgeben sind, ist dann das Federelement, welches die Aderisolation umgreift, entgegen seiner Federkraft vorgespannt. Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung der Verbindungsleitung, beispielsweise aufgrund eines im Bereich der Verbindungsleitung auftretenden Feuers, so führt dies dazu, dass die Aderisolation schmilzt, so dass sich das Federelement so weit entspannt, dass es die beiden Adern der zweiadrigen Verbindungsleitung berührt und damit die beiden Adern in diesem Bereich kurzschließt. Hierdurch wird die anliegende Spannung zu Null reduziert, so dass eine Personengefährdung aufgrund einer anstehenden hohen Spannung ausgeschlossen wird.
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Weist die Photovoltaikanlage nicht eine zweiadrige Verbindungsleitung sondern zwei einadrige Verbindungsleitungen auf, so ist die Aderisoliation der Adern der beiden einadrigen Verbindungsleitungen jeweils von einem vorgespannten Federelement umfasst. Schmilzt in diesem Fall die Aderisolation beispielsweise aufgrund eines Feuers, so führt dies ebenfalls dazu, dass sich die Federelemente jeweils soweit zusammenziehen, bis sie die Adern berühren.
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Um auch bei Verwendung von zwei einadrigen Verbindungsleitungen eine Personengefährdung aufgrund einer anstehenden hohen Spannung auszuschließen, wird gemäß einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage auch zwischen den beiden einzelnen Adern gewollt ein Kurzschluss erzeugt. Hierzu sind die Federelemente der beiden Verbindungsleitungen elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei die elektrisch leitende Verbindung der Federelemente vorzugsweise an mindestens einem Ende der beiden Federelemente erfolgt. Diese Variante wird insbesondere bei kleineren oder mittleren Photovoltaikanlagen eingesetzt, bei denen der über die kurzgeschlossenen Federelemente fließende Strom in der Regel nicht mehr als einige 10 A beträgt.
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Bei größeren Photovoltaikanlage können dagegen über die Verbindungsleitungen sehr große Ströme von mehreren 100 A fließen. Grundsätzlich ist zwar auch hier ein gewollter Kurzschluss der beiden einadrigen Verbindungsleitungen möglich, damit die Federelemente derart hohe Kurzschlussströme führen können, müssten sie jedoch entsprechend große Querschnitte aufweisen, was die Kosten der Verbindungsleitungen deutlich erhöhen würde. Daher ist gemäß einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage vorgesehen, dass jeweils eine Ader der einen Verbindungsleitung und das die Ader der anderen Verbindungsleitung umgebende, vorgespannte Federelement mit einer Spannungsüberwachungseinrichtung verbunden sind. Die Spannungsüberwachungseinrichtung liefert dabei ein Freischalt-Signal an ein Schaltelement, wenn die von der Spannungsüberwachungseinrichtung mischen der Ader der einen Verbindungsleitung und dem Federelement der anderen Verbindungsleitung gemessene Spannung einen Grenzwert überschreitet.
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Bei dieser Variante sind die Federelemente der beiden Verbindungsleitungen somit nicht elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass auch kein Kurzschluss zwischen den Federelementen bzw. den beiden Verbindungsleitungen erzeugt wird. Die Federelemente werden somit nicht zur Übertragung eines Kurzschlusses, sondern als Signalleitungen verwendet, so dass sie auch bei großen Photovoltaikanlagen keinen besonders großen Querschnitt aufweisen müssen. Im Normalzustand sind die Adern und die Federelemente jeweils durch Aderisolationen voneinander isoliert. Durch die Spannungsüberwachungseinrichtung wird dazu die Spannung zwischen der Ader der einen Verbindungsleitung und dem Federelement der anderen Verbindungsleitung gemessen. Ist jedoch die Aderisolation geschmolzen, so kontaktiert das Federelement die zugeordnete Ader, so dass die Spannungsüberwachungseinrichtung die Spannung zwischen den beiden Adern misst. Dies wird dann als Freischalt-Signal für ein bei größeren Photovoltaikanlage ohnehin meist vorhandenes Schaltelement genutzt, das darauf hin die Verbindungsleitung frei schaltet.
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Damit das Federelement bzw. die Federelemente im Schadensfall die Adern zuverlässig kontaktieren, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Federelement mindestens eine Windung aufweist, die die beiden Aderisolationen – bei einer zweiadrigen Verbindungsleitung – bzw. die Aderisolation – bei zwei einadrigen Verbindungsleitungen – um mindestens 180° umfasst. Das Federelement umgreift dadurch die Aderisolation bzw. die Aderisolationen klammerartig, so dass das beim Schmelzen der Aderisolation sich zusammenziehende Federelement die Adern bzw. die Ader sicher umfasst und damit einen elektrisch gut leitenden Kontakt zu den Adern bzw. zur Ader herstellt.
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Insbesondere dann, wenn eine zweiadrige Verbindungsleitung eingesetzt ist, ist die Verwendung eines Federelements mit nur einer Windung grundsätzlich ausreichend. Damit bei einer derartigen Ausgestaltung unabhängig davon, in welchem Bereich der Photovoltaikanlage das Feuer zunächst ausbricht, ein Brand schnell detektiert und dann ein Kurzschluss zwischen den beiden Adern realisiert wird, müssen entlang der Verbindungsleitung mehrere derartige, jeweils eine Windung aufweisende Federelemente angeordnet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das Federelement nicht zur eine Windung, sondern mehrere Windungen aufweist und spiralförmig um die beiden Aderisolationen oder die Aderisolation bei einer einadrigen Verbindungsleitung angeordnet ist. Das Federelement erstreckt sich dabei vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Länge der Verbindungsleitung, so dass ein Brand zuverlässig detektiert wird, unabhängig davon, in welchem Bereich der Photovoltaikanlage ein Feuer zunächst ausbricht. Dadurch wird ein Komplettschutz der gesamten Photovoltaikanlage erreicht, ohne dass dazu eine aktive Steuermaßnahme durch eine Person, beispielsweise die Feuerwehr, erforderlich ist.
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Die Verwendung eines mehrere Windungen aufweisenden und die Aderisolation spiralförmig umgebenden Federelements hat darüber hinaus den Vorteil, dass das Federelement auch die mechanische Festigkeit der Verbindungsleitung erhöht. So bietet das Federelement – quasi als Nebeneffekt zur eigentlichen Kurzschlussfunktion – auch einen Schutz vor einer Beschädigung der Verbindungsleitung, beispielsweise durch den Biss eines Tieres.
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Zum Schutz der Verbindungsleitung weist diese in der Regel neben den Adern und der Aderisolation auch noch eine Leitungsisolation auf, die dabei das Federelement umgibt. Grundsätzlich kann dabei die Leitungsisolation aus demselben oder einem ähnlichen Material wie die Aderisolation bestehen. Denkbar ist jedoch auch, dass die Leitungsisolation aus einem Material besteht, das temperaturbeständiger als das Material der Aderisolation ist. Beim Auftritt eines Feuers kommt es dann zunächst zu einem Schmelzen der Aderisolation, wodurch die Kurzschlussfunktion des Federelements ausgelöst ist, während die Leitungsisolation noch nicht beschädigt ist. Selbstverständlich muss das Material der Leitungsisolation dabei so ausgewählt werden, dass es die Aderisolation nicht thermisch abschirmt, da ansonsten die gewollte thermische Detektion eines Feuers durch das Schmelzen der Aderisolation verhindert würde.
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Die zuvor genannte Aufgabe ist bei einer Verbindungsleitung zum elektrischen Anschluss eines Photovoltaikmoduls mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 dadurch gelöst, dass die Aderisolation von einem vorgespannten Federelement umfasst ist, und dass das Federelement aus einem elektrisch leitenden Material und die Aderisolation aus einem Material besteht, das bei Erwärmung ab einer bestimmten Temperatur schmilzt, so dass bei geschmolzenem Aderisolation das Federelement die Ader kontaktiert.
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Wie zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage ausgeführt worden ist, sind dann, wenn es sich bei der Verbindungsleitung um eine zweiadrige Verbindungsleitung handelt, die beiden Aderisolationen der zweiadrigen Verbindungsleitung gemeinsam von einem vorgespannten Federelement umfasst. Handelt es sich bei der Verbindungsleitung um eine zweiadrige Verbindungsleitung so sind – wie zuvor ausgeführt – beide Adern von einer Aderisolation umgeben. Hierbei können die Aderisolationen der beiden Adern voneinander getrennt sein, es ist jedoch auch möglich, dass die beiden Aderisolationen ineinander übergehen, so dass die beiden Adern der Verbindungsleitung über die Aderisolation mechanisch miteinander verbunden sind. Selbstverständlich muss dann, wenn die beiden Aderisolationen miteinander verbunden sind, es sich somit nur funktional um zwei Aderisolationen handelt, gewährleistet sein, dass die beiden Adern durch die Aderisolation voneinander getrennt und damit isoliert sind.
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Auch bei der erfindungsgemäßen Verbindungsleitung weist das Federelement vorzugsweise mehrere Windungen auf und ist spiralförmig um die Aderisolation bzw. die beiden Aderisolationen angeordnet. Darüber hinaus ist vorzugsweise ebenfalls vorgesehen, dass das Federelement von einer Leitungsisolation umgeben ist, so dass die Verbindungsleitung mindestens eine Ader, mindestens eine Aderisolation, ein Federelement und eine Leitungsisolation aufweist.
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Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Photovoltaikanlage bzw. die erfindungsgemäße Verbindungsleitung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1 und 8 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage.
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zweiadrigen Verbindungsleitung, im Normalfall und mit teilweise geschmolzener Aderisolation.
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3 eine Detaildarstellung der Verbindungsleitung gemäß 2,
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zweiadrigen Verbindungsleitung, im Normalfall und mit teilweise geschmolzener Aderisolation, und
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5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen einadrigen Verbindungsleitung, im Normalfall und mit teilweise geschmolzener Aderisolation.
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In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Photovoltaikanlage dargestellt, die mehrere auf einem Dach angeordnete Photovoltaikmodule 1 mit jeweils zwei Anschlussleitungen 2 und einem als Wechselrichter ausgebildeten Umrichter 3 aufweist. Im schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Photovoltaikmodule 1 über zwei einadrige Verbindungsleitungen 41, 42 mit dem Wechselrichter 3 verbunden. Der Wechselrichter 3 hat die Aufgabe, die von den Photovoltaikmodulen 1 gelieferte und über die Verbindungsleitungen 41, 42 übertragene Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln, die dann in ein Wechselspannungsnetz 5 eingespeist werden kann. Um eine höhere Spannung über die Verbindungsleitungen 41, 42 zu übertragen, sind mehrere Photovoltaikmodule 1 zu einem String 6 in Reihe geschaltet.
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Anstelle der Verwendung von zwei einadrigen Verbindungsleitungen 41, 42 können die Photovoltaikmodule 1 auch über eine zweiadrige Verbindungsleitung 4 mit dem Wechselrichter 3 verbunden sein. Ein Teil einer derartigen zweiadrigen Verbindungsleitung 4 ist in 2 dargestellt. Die Verbindungsleitung 4 weist zwei Adern 7 auf, die jeweils von einer Aderisolation 8 umgeben sind. Darüber hinaus sind bei der erfindungsgemäßen Verbindungsleitung 4 die beiden Aderisolationen 8 gemeinsam von einem vorgespannten Federelement 9 umfasst, wobei das Federelement 9 mehrere Windungen 10 aufweist und spiralförmig um die beiden Aderisolationen 8 angeordnet ist. Das Federelement 9 erstreckt sich dabei im Wesentlichen über die gesamte Länge der Verbindungsleitung 4. Schließlich weist die Verbindungsleitung 4 noch eine Leitungsisolation 11 auf, die das Federelement 9 umgibt, wobei bei der Darstellung gemäß 2 ein Teil der Leitungsisolation 11 weggelassen worden ist, damit die darunter liegenden Adern 7 mit der Aderisolation 8 und dem Federelement 9 sichtbar sind.
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Das erfindungsgemäß vorgesehen Federelement 9 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Metall, und ist derart ausgestaltet bzw. dimensioniert, dass es bei nicht vorhandener Aderisolation 8 die beiden Adern 7 berührt. Die Aderisolationen 8 bestehen aus einem Material, das bei Erwärmung ab einer bestimmten Temperatur schmilzt. Die Temperatur bzw. das Material ist dabei so gewählt, dass das Material beim Auftreten eines Brandes schmilzt. Da das Federelement 9 im Normalzustand der Verbindungsleitung 4 (2a) die Aderisolationen 8 der beiden Adern 7 umgibt, ist das Federelement 9 dann entgegen seiner Federkraft vorgespannt. Dies führt dann dazu (2b), dass die beiden Adern 7 bei geschmolzener Aderisolation 8 im Bereich der beschädigten bzw. geschmolzenen Aderisolationen 8 von dem Federelement 9 berührt und damit kurzgeschlossen werden. Eine an der Verbindungsleitung 4 anstehende Spannung wird somit im Falle eines Brandes automatisch zu Null reduziert, so dass für Personen bei Berührung der Photovoltaikanlage bzw. der Verbindungsleitung 4 keine Gefahr besteht, einen elektrischen Schlag zu bekommen.
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3 zeigt einen Teil der Verbindungsleitung 4 gemäß 2, wobei hier zur Vereinfachung die Leitungsisolation 11 vollständig weggelassen ist. In dem in 3 dargestellten Kurzschlussfall werden die beiden Adern 7 der zweiadrigen Verbindungsleitung 4 in dem Bereich, in dem die Aderisolationen 8 aufgrund der bei einem Brand aufgetretenen Hitze geschmolzen sind, durch das spiralförmig die beiden Adern 7 umgebende Federelement 9 kontaktiert und damit kurzgeschlossen.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zweiadrigen Verbindungsleitung 4, bei dem wiederum die Leitungsisolation 11 nur teilweise dargestellt ist. Im Unterschied zu den 2 und 3 weist hierbei das Federelement 9 nur eine Windung 10 auf, die im Normalfall (4a) die beiden Aderisolationen 8 um etwas mehr als 180° umgreift. Auch hierbei führt eine Erwärmung der Aderisolationen 8 dazu, dass die Aderisolationen 8 schmelzen und sich dann das Federelement 9 zusammen zieht, so dass es die beiden Adern 7 kontaktiert und damit kurzschließt (4b).
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Die in den 2 und 3 dargestellte Ausführungsform mit einem mehrere Windungen aufweisenden Federelement 9, das sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Verbindungsleitung 4 erstreckt, hat den Vorteil, dass dadurch sehr schnell ein auftretender Brand detektiert und dann ein Kurzschluss herbeigeführt wird, unabhängig davon, an welcher Stelle der Verbindungsleitung 4 der Brand auftritt. Damit dies auch bei der in 4 dargestellten Ausführungsform des Federelements 9 erreicht werden kann, müssen mehrere derartige Federelemente 9 an verschiedenen Stellen entlang der Verbindungsleitung 4 angebracht sein.
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In den 2 bis 4 ist eine zweiadrige Verbindungsleitung 4 dargestellt, bei der die beiden Adern 7 jeweils von einer eigenen Aderisolation 8 umgeben sind. Eine derartige zweiadrige Verbindungsleitung 4 kann einfach dadurch hergestellt werden, dass das Federelement 9 um die nebeneinander angeordneten und jeweils eine Aderisolation 8 aufweisenden Leitungen gewickelt und anschließend von der Leitungsisolation 11 umgeben werden. Bei einer alternativen Ausgestaltung einer zweiadrigen Verbindungsleitung 4 können die beiden Adern 7 auch von einer gemeinsamen Aderisolation 8 umgeben sein, die dann von dem Federelement 9 spiralförmig umgeben ist, d. h. die Aderisolationen 8 der beiden Adern 7 gehen ineinander über.
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5 stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen einadrigen Verbindungsleitung 41 dar, bei der die Ader 7 von einer Aderisolation 8 und diese wiederum von einem vorgespannten Federelement 9 spiralförmig umgeben ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der zweiadrigen Verbindungsleitung 4 gemäß 2 weist auch hierbei das Federelement 9 mehrere Windungen 10 auf und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Verbindungsleitung 41. Auch hier schmilzt die Aderisolation 8, wenn die die Verbindungsleitung 41 umgebende Temperatur, beispielsweise aufgrund eines Brandes, die Schmelztemperatur erreicht hat, so dass sich dann das vorgespannte Federelement 9 soweit entspannt, dass es in dem Bereich, in dem die Aderisolation 8 geschmolzen ist, die Ader 7 kontaktiert.
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Um bei Verwendung zweier derartiger einadriger Verbindungsleitungen 41, 42 einen Kurzschluss zwischen den beiden Adern 7 der Verbindungsleitungen 41, 42 im Falle eines Brandes zu erzeugen, ist das Federelement 9 der einen Verbindungsleitung 41 mit dem Federelement 9 der zweiten Verbindungsleitung 42 elektrisch leitend verbunden, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass beide Federelemente 9 mit Masse- oder Erdpotential verbunden sind. Alternativ dazu kann auch jeweils eine Ader 7 der beiden Verbindungsleitungen 41, 42 und das die Ader 7 umgebende, vorgespannte Federelement 9 mit einer – hier nicht dargestellten – Spannungsüberwachungseinrichtung verbunden sind. Die Spannungsüberwachungseinrichtung liefert dann ein Freischalt-Signal an ein Schaltelement der Photovoltaikanlage, wenn die von der Spannungsüberwachungseinrichtung zwischen der Ader 7 und dem Federelement 9 gemessene Spannung einen Grenzwert unterschreitet, Durch das Schaltelement wird dann die Verbindungsleitung freigeschaltet.
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In 1 ist dargestellt, dass die Photovoltaikanlage neben den Photovoltaikmodulen 1 und dem Umrichter 3 noch eine Stringanschlussdose 12 aufweist, an die mehrere Strings 6 – von denen in 1 nur einer dargestellt ist – angeschlossen werden können. Die Stringanschlussdose 12 dient dabei zum Verbinden der Verbindungsleitungen des Strings mit den Verbindungsleitungen 41, 42, die zwischen der Stringanschlussdose 12 und dem Umrichter 3 verlegt sind. Auch die Verbindungsleitungen des Strings können als selbst kurzschließende Verbindungsleitungen ausgebildet sein, d. h. ebenfalls ein die Aderisolation umgebendes Federelement aufweisen.
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Darüber hinaus sind in 1 auch die Anschlussdosen 13 dargestellt, mit deren Hilfe die einzelnen Photovoltaikmodule 1 mit dem String 6 bzw. mit den Verbindungsleitungen 41, 42 verbunden werden. Außerdem ist angedeutet, dass sowohl in der Stringanschlussdose 12 als auch in den einzelnen Anschlussdosen 13 zusätzlich jeweils eine geeignete Kurzschlusseinrichtung 14 angeordnet sein kann, durch die bei deren Aktivierung die an den Anschlussleitungen 2 der Photovoltaikmodule 1 bzw. die an der Stringanschlussdose 12 anstehende Spannung zu Null reduziert werden kann.
